JP2000155555A - Drive methods of electron emission element and electron source and image forming device using the same - Google Patents

Drive methods of electron emission element and electron source and image forming device using the same

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JP2000155555A
JP2000155555A JP25349299A JP25349299A JP2000155555A JP 2000155555 A JP2000155555 A JP 2000155555A JP 25349299 A JP25349299 A JP 25349299A JP 25349299 A JP25349299 A JP 25349299A JP 2000155555 A JP2000155555 A JP 2000155555A
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voltage
current
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pulse
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Tamaki Kobayashi
玉樹 小林
Tomotake Suzuki
朝岳 鈴木
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain stable electron emission characteristics for a long term by preventing an electron emission element from deteriorating in electron emission characteristics. SOLUTION: When a voltage Vf is applied on an electron emission element, a current If1 of the element flowing through the electron emission element is measured (S2), and when the voltage Vf is applied on the electron emission element after the measurement process, a current If2 of the element flowing through the electron emission element is measured. Here, when the current If2 of the element is larger than the current If1, a larger voltage V2 than the voltage V1 is applied (S5) on the electron emission element.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子の駆
動方法、該電子放出素子を複数配列した電子源の駆動方
法、および該電子源を用いた画像形成装置の駆動方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for driving an electron-emitting device, a method for driving an electron source having a plurality of the electron-emitting devices, and a method for driving an image forming apparatus using the electron source.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の2種類が知られている。この内、冷陰
極素子では、例えば表面伝導型放出素子や、電界放出型
電子放出素子(以下、FE型と記す)や、金属/絶縁層
/金属型電子放出素子(以下MIM型と記す)などが知
られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, two types of electron emitting devices, a hot cathode device and a cold cathode device, are known. Among them, in the cold cathode device, for example, a surface conduction electron-emitting device, a field emission electron-emitting device (hereinafter, referred to as FE type), a metal / insulating layer / metal-type electron emission device (hereinafter, referred to as MIM type), It has been known.

【0003】表面伝導型放出素子としては、例えば、M.
I.Elinson,Radio Eng.Electron Phys.,10,1290,(1965)
等が知られている。
[0003] As a surface conduction type emission element, for example, M.
I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys., 10, 1290, (1965)
Etc. are known.

【0004】この表面伝導型放出素子は、基板上に形成
された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことに
より電子放出が生ずる現象を利用するものである。この
表面伝導型放出素子としては、エリンソン(Elinson)等
によるSnO2薄膜を用いたものがある。その他に、カ
ーボン薄膜によるもの[荒木久 他:真空、第26巻、
第1号、22(1983)]等が報告されている。
The surface conduction electron-emitting device utilizes a phenomenon in which an electron is emitted when a current flows in a small-area thin film formed on a substrate in parallel with the film surface. As this surface conduction type emission element, there is an element using a SnO2 thin film by Elinson or the like. In addition, those using carbon thin films [Hisashi Araki et al .: Vacuum, Vol. 26,
No. 1, 22 (1983)].

【0005】また、カーボン膜をコートした表面伝導型
電子放出素子が、特許第02836015号に開示され
ている。
[0005] A surface conduction electron-emitting device coated with a carbon film is disclosed in Japanese Patent No. 02861515.

【0006】上述の素子は、構造が単純で製造も容易で
あることから、大面積にわたって多数素子を配列形成で
きる利点がある。
[0006] The above-mentioned elements have the advantage that a large number of elements can be arranged and formed over a large area since they have a simple structure and are easy to manufacture.

【0007】また、近年、液晶を用いた平板型表示装置
がCRTに代って普及してきた。しかし、LCDは自発
光型でないためバックライトを持たなければならない等
の問題点がある。そのため、自発光型の表示装置の開発
が望まれてきた。このような自発光型の表示装置として
は、表面伝導型放出素子を多数配置した電子源と、この
電子源から放出された電子によって可視光を発光させる
蛍光体とを組み合わせた表示装置である画像形成装置が
挙げられる。
In recent years, flat panel display devices using liquid crystal have become widespread in place of CRTs. However, since the LCD is not a self-luminous type, there is a problem that a backlight must be provided. Therefore, development of a self-luminous display device has been desired. Such a self-luminous display device is an image display device that combines an electron source having a large number of surface conduction emission elements and a phosphor that emits visible light by electrons emitted from the electron source. Forming apparatus.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】カーボン膜をコートす
るタイプの素子の構成の一例を図20(a)(b)に示
す。
FIGS. 20 (a) and 20 (b) show an example of the structure of an element of the type coated with a carbon film.

【0009】同図において、1は基板、2、3は電極、
4は導電性膜、6は第一の間隙、7は第二の間隙、10
はカーボン膜である。
In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 and 3 are electrodes,
4 is a conductive film, 6 is a first gap, 7 is a second gap, 10
Is a carbon film.

【0010】また、カーボン膜10をコートするタイプ
の素子の製造方法の一例を図21(a)〜(d)に示
す。
FIGS. 21 (a) to 21 (d) show an example of a method of manufacturing an element of a type coated with a carbon film 10. FIG.

【0011】先ず、基板1上に電極2,3を配置する
(図21(a))。そして電極2,3をつなぐ導電性膜
4を配置する(図21(b))。次に、この導電性膜4
に電流を流すことにより、導電性膜4の一部に、第一の
間隙6を形成する(フォーミング工程と呼ぶ)(図21
(c))。次に、例えば、有機物を含む雰囲気中で、電
極2,3間に電圧を印加することでカーボン膜10を形
成する(図21(d))。尚、このカーボン膜10の形
成と同時に第二の間隙7が形成される。この工程によ
り、第一の間隙6よりも狭い第二の間隙7を形成するこ
とができる。この第二の間隙7の近傍を電子放出部5と
呼ぶ。また、上記カーボン膜10は、炭素、及び、ある
いは炭素化合物を含む。
First, the electrodes 2 and 3 are arranged on the substrate 1 (FIG. 21A). Then, a conductive film 4 connecting the electrodes 2 and 3 is arranged (FIG. 21B). Next, the conductive film 4
The first gap 6 is formed in a part of the conductive film 4 by passing an electric current through the electrode (referred to as a forming step) (FIG. 21).
(C)). Next, for example, a voltage is applied between the electrodes 2 and 3 in an atmosphere containing an organic substance to form the carbon film 10 (FIG. 21D). The second gap 7 is formed simultaneously with the formation of the carbon film 10. By this step, a second gap 7 narrower than the first gap 6 can be formed. The vicinity of the second gap 7 is referred to as an electron emitting section 5. Further, the carbon film 10 contains carbon and / or a carbon compound.

【0012】このように、フォーミング工程により形成
した第一の間隙6よりも狭い間隙7を形成し、電子放出
特性を向上させる工程を活性化工程と呼ぶ。尚、上記フ
ォーミング工程により形成された間隙6により、充分な
電子放出特性が得られるならば、上記活性化工程は、必
ずしも必要としない。しかしながら、電子放出特性の安
定性や、導電性膜に用いる材料の選択性の幅からは、上
記活性化工程を行うことが好ましい。
The step of forming the gap 7 narrower than the first gap 6 formed by the forming step and improving the electron emission characteristics is called an activation step. Note that the activation step is not necessarily required as long as sufficient electron emission characteristics can be obtained by the gap 6 formed by the forming step. However, it is preferable to perform the above activation step in view of the stability of the electron emission characteristics and the range of selectivity of the material used for the conductive film.

【0013】上記各工程により形成された間隙を有する
素子には、さらに安定化工程と呼ばれる工程を施すこと
が好ましい。この安定化工程は、具体的には、素子およ
び素子を配置している容器を加熱することで、素子を取
り巻く雰囲気中に存在する有機物質を、新たに炭素或は
炭素化合物が堆積しない状態まで排除/排気する工程で
ある。
It is preferable that the element having the gap formed by each of the above steps is further subjected to a step called a stabilization step. Specifically, the stabilizing step is to heat the element and the container in which the element is disposed, to thereby reduce the organic substance existing in the atmosphere surrounding the element to a state in which no new carbon or carbon compound is deposited. This is the step of removing / evacuating.

【0014】以上の工程により形成された電子放出素子
は、以下の様に駆動される。
The electron-emitting device formed by the above steps is driven as follows.

【0015】即ち、上記安定化工程で形成した減圧雰囲
気中で、電極2,3間に素子電圧(Vf)を印加し、同
時に、素子の上方に配置されたアノード電極にアノード
電圧(Va)を印加する。このように、電極2,3間に
電圧Vfを印加した際に、電極2,3間に流れる電流を
素子電流Ifと呼び、このとき素子から放出されてアノ
ード電極に流れ込む電流を放出電流Ieと呼ぶ。
That is, the device voltage (Vf) is applied between the electrodes 2 and 3 in the reduced pressure atmosphere formed in the stabilization step, and at the same time, the anode voltage (Va) is applied to the anode electrode disposed above the device. Apply. The current flowing between the electrodes 2 and 3 when the voltage Vf is applied between the electrodes 2 and 3 is called an element current If, and the current emitted from the element and flowing into the anode electrode at this time is called an emission current Ie. Call.

【0016】そして、測定条件によっても異なるが、上
記素子の素子特性(Vfに対する放出電流Ieおよび素子
電流Ifの関係)は、おおよそ図6に示すものとなる。
尚、図6におけるVthは、放出電流Ieが観測され始め
る素子電圧である。
The device characteristics (the relationship between the emission current Ie and the device current If with respect to Vf) of the device described above are approximately as shown in FIG.
Note that Vth in FIG. 6 is a device voltage at which the emission current Ie starts to be observed.

【0017】そして、特開平8−96700号公報に
は、上記安定化工程を経た後の素子は、製造工程中およ
び駆動中に印加された素子電圧Vfの最大電圧値(Vma
x)に依存した、放出電流Ieおよび素子電流Ifがほぼ
一義的に決まる特性(メモリ性)を維持し続けることが
開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-96700 discloses that after the above-mentioned stabilization step, the device has a maximum voltage value (Vma) of the device voltage Vf applied during the manufacturing process and during driving.
It is disclosed that the emission current Ie and the device current If, which depend on x), continue to maintain characteristics (memory characteristics) that are almost uniquely determined.

【0018】また、上記公開公報は更に、安定化工程以
降の素子に対して、ある時点で印加する素子電圧が、そ
れ以前に印加された素子電圧Vfの最大値(Vmax)を越
える電圧である場合には、素子電圧Vfに対する放出電
流Ieおよび素子電流Ifの関係及び素子特性が変化する
ことを開示している。具体的には、上記最大素子電圧V
maxで特徴付けられた素子特性から、上記Vmaxを越えた
電圧で特徴付けられた素子特性に変化する(Vmax依存
性)ことを開示している。
The above-mentioned publication further discloses that the device voltage applied to the device after the stabilization step at a certain time exceeds the maximum value (Vmax) of the device voltage Vf applied before that. In this case, it is disclosed that the relationship between the emission current Ie and the device current If with respect to the device voltage Vf and the device characteristics change. Specifically, the maximum element voltage V
It discloses that a device characteristic characterized by max changes to a device characteristic characterized by a voltage exceeding Vmax (Vmax dependency).

【0019】そして、上記公開公報では、この特性(メ
モリ性、Vmax依存性)を利用し、安定化工程後の素子
の特性バラツキを補正することを開示している。
The above-mentioned publication discloses that this characteristic (memory property, Vmax dependence) is used to correct the characteristic variation of the element after the stabilization step.

【0020】しかしながら、上記安定化工程で形成した
雰囲気を維持すること、及び、上記安定化工程で望まれ
る雰囲気を形成することは難しい。このため、上記安定
化工程での有機物質の除去が不十分であった場合などに
は、以下の問題、が生じる場合があった。
However, it is difficult to maintain the atmosphere formed in the stabilizing step and to form an atmosphere desired in the stabilizing step. Therefore, when the removal of the organic substance in the stabilization step is insufficient, the following problems may occur.

【0021】問題:上記安定化工程後に長時間素子を
駆動していると、最大電圧値(Vmax)で特徴付けられ
続けるはずの素子特性が変動することがあった。つま
り、前述したメモリ性が失われる。また、素子電流I
f、放出電流Ieが不安定になる。このような現象は、新
たな炭素或は炭素化合物が、電子放出素子の上記間隙6
または間隙7の近傍に形成される、などして間隙近傍の
構造的な変化が起っているためではないかと推測され
る。
Problem: If the device has been driven for a long time after the stabilization step, the device characteristics which should continue to be characterized by the maximum voltage value (Vmax) may fluctuate. That is, the aforementioned memory property is lost. The element current I
f, the emission current Ie becomes unstable. Such a phenomenon occurs when new carbon or carbon compound is added to the gap 6 of the electron-emitting device.
It is presumed that a structural change in the vicinity of the gap has occurred, such as formation near the gap 7.

【0022】上記の具体的な現象としては、例えば、
上記の最大電圧値(Vmax)よりも低い電圧値V1で素子
を駆動している間に、電圧値V1で特徴付けられる特性
(素子電圧に対する素子電流の特性、或は素子電圧に対
する放出電流の特性)に徐々に移行してしまう。より具
体的には、図6で示される素子電圧Vfに対する素子電
流Ifおよび放出電流Ieのそれぞれの曲線が左側に移動
する。この結果、同じ素子電圧値Vfで駆動していて
も、素子電流If、放出電流Ieが増加してしまうと考え
られる。
The above specific phenomena include, for example,
While the device is driven at a voltage value V1 lower than the above-described maximum voltage value (Vmax), the characteristics characterized by the voltage value V1 (the characteristics of the device current with respect to the device voltage or the characteristics of the emission current with respect to the device voltage) ) Gradually. More specifically, the respective curves of the device current If and the emission current Ie with respect to the device voltage Vf shown in FIG. 6 move to the left. As a result, it is considered that the element current If and the emission current Ie increase even when driving is performed at the same element voltage value Vf.

【0023】この現象は、複数の素子を共通した配線に
接続する電子源の場合にいっそう問題となる。つまり、
複数の素子が接続された配線は、それ自体ある抵抗値を
持ち、各素子は素子電流Ifが流れる特性をもつ。この
ため、共通配線された素子の中の一つの素子Aが、上記
特性変動(特に素子電流Ifの増加)を起こすと、隣接
する素子Bに印加される実効的な素子電圧が減少してし
まう。従って、上記の現象を加味すると、素子Bに印
加される実効的な素子電圧Vfが低下すれば、素子Bの
特性の変動は、素子Aの特性変動よりも大きくなる。こ
のように素子を共通して接続した場合には、連鎖的に各
素子の特性変動が進んでしまう。
This phenomenon becomes more problematic in the case of an electron source that connects a plurality of elements to a common wiring. That is,
A wiring to which a plurality of elements are connected has a certain resistance value, and each element has a characteristic that an element current If flows. For this reason, when one of the elements A among the elements wired in common causes the above-described characteristic fluctuation (particularly, an increase in the element current If), the effective element voltage applied to the adjacent element B decreases. . Therefore, in consideration of the above phenomenon, if the effective element voltage Vf applied to the element B decreases, the characteristic fluctuation of the element B becomes larger than the characteristic fluctuation of the element A. When the elements are connected in common as described above, the characteristic variation of each element progresses in a chain.

【0024】問題:一方、上記最大電圧値(Vmax)
で素子を駆動し続けると、素子電流If、放出電流Ieが
顕著に劣化することがあった。このような現象の理由の
一つとしては、安定化工程で除去しきれずに残留した有
機物質ガス、或いは上記駆動に関わる熱などにより、上
記間隙6または間隙7の近傍の構造的な変化などが起っ
ているためではないかと推測される。
Problem: On the other hand, the maximum voltage value (Vmax)
When the element is continuously driven in the above, the element current If and the emission current Ie may be significantly deteriorated. One of the reasons for such a phenomenon is a structural change in the vicinity of the gap 6 or the gap 7 due to an organic substance gas remaining without being completely removed in the stabilization step or heat related to the driving. It is presumed that it is happening.

【0025】素子を取り巻く雰囲気に起因すると思われ
る素子特性変動を改善しようとする手段は、例えば、特
開平9−50256号公報、特開平6−289813号
公報、特開平6−289814号公報、特許第2598
301号、特開平9−199006号公報などに開示さ
れている。
Means for improving fluctuations in element characteristics which are considered to be caused by the atmosphere surrounding the element are described in, for example, JP-A-9-50256, JP-A-6-28981, JP-A-6-289814, and 2598
No. 301, JP-A-9-199006 and the like.

【0026】また、上記、の現象から、最大電圧値
(Vmax)で特徴付けられた、素子特性を維持するよう
に、電圧値V1で駆動中に、予め決めておいたインター
バルで、定期的に上記最大電圧値(Vmax)を印加する
ことも考えられる。
From the above-mentioned phenomenon, while driving at the voltage value V1 at regular intervals at predetermined intervals so as to maintain the element characteristics characterized by the maximum voltage value (Vmax). It is also conceivable to apply the maximum voltage value (Vmax).

【0027】しかしながら、この場合には、不必要に最
大電圧値(Vmax)が印加される場合がある。例えば、
上記素子を多数配列した電子源を用いたフラットパネル
ディスプレイの場合には、表示する映像が常に変化する
ため、駆動される条件および頻度が素子毎に異なる。こ
のため、全素子に対して、予め決めておいたインターバ
ルで、定期的に最大電圧値(Vmax)を印加する場合に
は、特性が変動していない、或いは変動の程度が少ない
素子に対しても最大電圧値(Vmax)が印加されてしま
う。
However, in this case, the maximum voltage value (Vmax) may be applied unnecessarily. For example,
In the case of a flat panel display using an electron source in which a large number of the elements are arranged, a displayed image always changes, so that driving conditions and frequencies are different for each element. For this reason, when the maximum voltage value (Vmax) is periodically applied to all the elements at a predetermined interval, if the characteristics do not change or the degree of the change is small, Also, the maximum voltage value (Vmax) is applied.

【0028】このような場合には、前述したのケース
と同様に、長時間駆動するうちに、素子電流If、放出
電流Ieの顕著な劣化が生じる場合があった。
In such a case, as in the case described above, the device current If and the emission current Ie may be significantly deteriorated during long-time driving.

【0029】最大電圧値(Vmax)が印加されることに
より、所定の駆動電圧値(Vf)に対する素子電流、放
出電流の増大は抑えられる。しかし、その一方で、特性
が変動していない、或いは変動の程度が少ない素子にと
っては、必要としない最大電圧値(Vmax)が印加され
る実行時間が長い分、素子特性の劣化が支配的になる場
合があった。
By applying the maximum voltage value (Vmax), an increase in the device current and emission current for a predetermined drive voltage value (Vf) can be suppressed. However, on the other hand, for an element whose characteristics are not changed or whose degree of change is small, the deterioration of the element characteristics is dominant because the execution time in which the unnecessary maximum voltage value (Vmax) is applied is long. There was a case.

【0030】そこで、本発明は、上記問題点、に鑑
みてなされたもので、電子放出特性の変動および劣化を
抑制する電子放出素子の駆動方法及び、該電子放出素子
を用いた電子源の駆動方法、並びに該電子源を用いた画
像形成装置の駆動方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a method of driving an electron-emitting device which suppresses fluctuation and deterioration of electron-emitting characteristics, and a method of driving an electron source using the electron-emitting device. It is an object to provide a method and a driving method of an image forming apparatus using the electron source.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の電子源の駆動方法は以下のような工程を備え
る。
In order to achieve the above object, a method for driving an electron source according to the present invention comprises the following steps.

【0032】電子放出素子に電圧V1を印加した際に、
該電子放出素子から放出される放出電流Ie1、及び又
は、該電子放出素子を流れる素子電流If1を測定する第
一の測定ステップと、前記第一の測定ステップ以降に、
前記電子放出素子に電圧V1を印加した際に、該電子放
出素子から放出される放出電流Ie2、及び又は該電子放
出素子を流れる素子電流If2を測定する第二の測定ステ
ップと、前記放出電流Ie2がIe1よりも大きい場合、及
び又は前記素子電流If2がIf1よりも大きい場合に、前
記電子放出素子に対し前記電圧V1よりも大きい電圧V2
を印加する電圧印加ステップと、を有することを特徴と
する。
When a voltage V1 is applied to the electron-emitting device,
An emission current Ie1 emitted from the electron-emitting device, and / or a first measurement step of measuring an element current If1 flowing through the electron-emitting device, and after the first measurement step,
A second measuring step of measuring an emission current Ie2 emitted from the electron-emitting device and / or an element current If2 flowing through the electron-emitting device when a voltage V1 is applied to the electron-emitting device; and Is larger than Ie1, and / or when the device current If2 is larger than If1, a voltage V2 larger than the voltage V1 is applied to the electron-emitting device.
And applying a voltage.

【0033】さらに、本発明の電子放出素子の駆動方法
の別の態様としては、電子放出素子にパルス状電圧を印
加した際に、該電子放出素子から放出される放出電流I
e1、及び又は該電子放出素子を流れる素子電流If1を測
定する第一の測定ステップと、前記第一の測定ステップ
以降に、前記パルス状電圧の波形と同一の波形を前記電
子放出素子に印加した際に、該電子放出素子から放出さ
れる放出電流Ie2、及び又は、該電子放出素子を流れる
素子電流If2を測定する第二の測定ステップと、前記放
出電流Ie2がIe1よりも大きい場合、及び又は、前記素
子電流If2がIf1よりも大きい場合に、前記電子放出素
子に対し、前記第一の測定ステップで印加したパルスの
パワー(電圧値を時間について積分した値)よりも大き
いパワーを有するパルス状電圧を印加する電圧印加ステ
ップとを有することを特徴とする。
Further, as another mode of the driving method of the electron-emitting device according to the present invention, when a pulse-like voltage is applied to the electron-emitting device, an emission current I emitted from the electron-emitting device is obtained.
e1, and a first measurement step of measuring the device current If1 flowing through the electron-emitting device, and after the first measurement step, the same waveform as the pulsed voltage was applied to the electron-emitting device. At this time, a second measurement step of measuring the emission current Ie2 emitted from the electron-emitting device, and / or the device current If2 flowing through the electron-emitting device, and when the emission current Ie2 is larger than Ie1, and / or When the device current If2 is larger than If1, a pulse having a power larger than the power of the pulse applied in the first measurement step (a value obtained by integrating a voltage value with respect to time) is applied to the electron-emitting device. Voltage applying step of applying a voltage.

【0034】また、本発明は、前記電圧印加ステップを
行った後に、更に前記第一の測定ステップ、前記第二の
測定ステップおよび前記電圧印加ステップを繰り返すこ
とをも特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that after performing the voltage applying step, the first measuring step, the second measuring step, and the voltage applying step are further repeated.

【0035】また、本発明は、前記電圧V2は、前記第
一の測定ステップより前に、前記電子放出素子に印加さ
れた最大電圧値Vmax以下であることをも特徴とする。
The present invention is also characterized in that the voltage V2 is equal to or less than a maximum voltage value Vmax applied to the electron-emitting device before the first measuring step.

【0036】また、本発明は、前記電子放出素子に印加
する電圧はパルス状の電圧であることをも特徴とする。
The present invention is also characterized in that the voltage applied to the electron-emitting device is a pulse voltage.

【0037】また、本発明は、前記電圧印加ステップに
おいて印加されるパルスのパワーは、前記第一の測定ス
テップより前に、前記電子放出素子に印加された最大の
パワー以下であることをも特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the power of the pulse applied in the voltage applying step is not more than the maximum power applied to the electron-emitting device before the first measuring step. And

【0038】さらに本発明は、電子放出素子を複数配列
形成した電子源の駆動方法であって、該電子放出素子
が、前記電子放出素子の駆動方法を用いて駆動されるこ
とを特徴とする。
Further, the present invention relates to a method for driving an electron source having a plurality of arrayed electron-emitting devices, wherein the electron-emitting devices are driven using the method for driving the electron-emitting devices.

【0039】さらに本発明は、電子源と、画像形成部材
とを有する画像形成装置の駆動方法であって、該電子源
が、前記電子源の駆動方法によって駆動されることを特
徴とする。
Further, the present invention is a method for driving an image forming apparatus having an electron source and an image forming member, wherein the electron source is driven by the method for driving the electron source.

【0040】以上述べた、本発明の駆動方法によれば、
長時間素子を駆動していても、電子放出特性の変動が少
なく、劣化も抑制された電子放出素子、電子源、画像形
成装置を提供することができる。
According to the driving method of the present invention described above,
It is possible to provide an electron-emitting device, an electron source, and an image forming apparatus in which fluctuations in electron emission characteristics are small and deterioration is suppressed even when the device is driven for a long time.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0042】本発明に適用し得る電子放出素子の基本的
構成には大別して、平面型及び垂直型の2つがある。ま
ず、平面型について説明する。
The basic structure of the electron-emitting device applicable to the present invention is roughly classified into two types: a planar type and a vertical type. First, the planar type will be described.

【0043】図1は、本発明に適用可能な平面型の電子
放出素子の構成を示す模式図であり、図1(a)は平面
図、図1(b)は断面図である。
FIGS. 1A and 1B are schematic views showing the structure of a flat type electron-emitting device applicable to the present invention. FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view.

【0044】図1において、1は基板、2と3は電極、
4は導電性膜、5は電子放出部を示している。基板1と
しては、石英ガラス,Na等の不純物含有量を減少した
ガラス,青板ガラス,青板ガラスにスパッタ法等により
形成したSiO2を積層したガラス基板及びアルミナ等
のセラミックス及びSi基板等を用いることができる。
In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 and 3 are electrodes,
Reference numeral 4 denotes a conductive film, and reference numeral 5 denotes an electron-emitting portion. As the substrate 1, quartz glass, glass with a reduced content of impurities such as Na, blue plate glass, a glass substrate in which a blue plate glass is laminated with SiO2 formed by a sputtering method or the like, ceramics such as alumina, a Si substrate and the like can be used. it can.

【0045】また、対向する電極2,3の材料として
は、一般的な導体材料を用いることができる。これは例
えばNi,Cr,Au,Mo,W,Pt,Ti,Al,
Cu,Pd等の金属或は合金及びPd,Ag,Au,R
uO2,Pd−Ag等の金属或は金属酸化物とガラス等
から構成されるの印刷導体、In2O3−SnO2等の透
明導電体及びポリシリコン等の半導体導体材料等から適
宜選択することができる。
As the material of the electrodes 2 and 3 facing each other, a general conductor material can be used. This is, for example, Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al,
Metals or alloys such as Cu and Pd and Pd, Ag, Au, R
It can be appropriately selected from a printed conductor made of a metal such as uO2, Pd-Ag or the like and a metal oxide and glass, a transparent conductor such as In2O3-SnO2, or a semiconductor conductor material such as polysilicon.

【0046】電極2と3の間隔L、電極幅W1、導電性
膜4の幅W2などの形状は、応用される形態等を考慮し
て適宜設計される。電極2,3の間隔Lは、好ましくは
数百nmから数百μmの範囲とすることができ、より好
ましくは数μmから数十μmの範囲とすることができ
る。電極2,3の長さW1は、これら電極2,3の抵抗
値、電子放出特性を考慮して、数μmから数百μmの範
囲とすることができる。また電極2,3の膜厚dは、数
十nmから数μmの範囲とすることができる。尚、図1
に示した構成だけでなく、基板1上に、導電性膜4、対
向する電極2,3の順に積層した構成とすることもでき
る。
The shape such as the interval L between the electrodes 2 and 3, the electrode width W1, the width W2 of the conductive film 4, and the like are appropriately designed in consideration of the applied form and the like. The distance L between the electrodes 2 and 3 can be preferably in the range of several hundred nm to several hundred μm, and more preferably in the range of several μm to several tens μm. The length W1 of the electrodes 2 and 3 can be in the range of several μm to several hundred μm in consideration of the resistance values and the electron emission characteristics of these electrodes 2 and 3. The thickness d of the electrodes 2 and 3 can be in the range of several tens nm to several μm. FIG.
In addition to the configuration shown in FIG. 5, a configuration in which a conductive film 4 and opposing electrodes 2 and 3 are laminated on a substrate 1 in this order can also be adopted.

【0047】また導電性膜4の膜厚は、電極2,3への
ステップガバレージ、電極2,3間の抵抗値及び後述す
るフォーミング条件等を考慮して適宜設定されるが、通
常は、0.1nmの数倍から数百nmの範囲とするのが
好ましく、より好ましくは1nmより50nmの範囲と
するのが良い。その抵抗値Rsは、10の2乗から10
の7乗[Ω/□]の値である。尚、この抵抗値Rsは、
厚さがt、幅がwで、長さがLの薄膜の抵抗Rを、R=
Rs(L/w)とした時の抵抗値である。
The thickness of the conductive film 4 is appropriately set in consideration of the step coverage of the electrodes 2 and 3, the resistance between the electrodes 2 and 3, the forming conditions described later, and the like. It is preferably in the range of several times 0.1 nm to several hundred nm, more preferably in the range of 1 nm to 50 nm. The resistance value Rs is 10 to the power of 10
7 [Ω / □]. Note that this resistance value Rs is
The resistance R of a thin film having a thickness t, a width w, and a length L is represented by R =
It is a resistance value when Rs (L / w).

【0048】本願明細書において、フォーミング処理に
ついては、通電処理を例に挙げて説明するが、本実施の
形態のフォーミング処理はこれに限られるものではな
く、導電性膜4に間隙6を生じさせる処理を包含するも
のである。
In the specification of the present application, the forming process will be described taking the energizing process as an example. However, the forming process of the present embodiment is not limited to this, and the gap 6 is formed in the conductive film 4. It includes processing.

【0049】導電性膜4を構成する材料は、Pd,P
t,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cu,Cr,F
e,Zn,Sn,Ta,W,Pd等の金属、PdO,S
nO2,In2O3,PbO,Sb2O3等の酸化物等の中
から適宜選択される。
The material constituting the conductive film 4 is Pd, P
t, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, F
metals such as e, Zn, Sn, Ta, W, Pd, PdO, S
It is appropriately selected from oxides such as nO2, In2O3, PbO, and Sb2O3.

【0050】また、導電性膜4は良好な電子放出特性を
得るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるのが
好ましい。
It is preferable to use a fine particle film made of fine particles for the conductive film 4 in order to obtain good electron emission characteristics.

【0051】ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子
が集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に
分散配置した状態、或は微粒子が互いに隣接、或は重な
り合った状態(いくつかの微粒子が集合し、全体として
島状構造を形成している場合も含む)をとっている。微
粒子の粒径は、0.1nmの数倍から数百nmの範囲、
好ましくは、1nmから20nmの範囲である。
The fine particle film described here is a film in which a plurality of fine particles are aggregated, and has a fine structure in a state where the fine particles are individually dispersed and arranged, or in a state where the fine particles are adjacent to each other or overlapped (some). (Including the case where the fine particles aggregate to form an island-like structure as a whole). The particle size of the fine particles ranges from several times 0.1 nm to several hundred nm,
Preferably, it is in the range of 1 nm to 20 nm.

【0052】尚、本願明細書では頻繁に「微粒子」とい
う言葉を用いるので、以下にその意味について説明す
る。小さな粒子を「微粒子」と呼び、これよりも小さな
ものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」よりも更に小
さく原子の数が数百個程度以下のものを「クラスタ」と
呼ぶことは広く行われている。
In the specification of the present application, the term "fine particles" is frequently used, and its meaning will be described below. Small particles are called "fine particles" and smaller ones are called "ultra fine particles". It is widely practiced to call a “cluster” a particle that is smaller than “ultra-fine particles” and has a few hundred atoms or less.

【0053】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。
However, each boundary is not strict, and changes depending on what kind of property is focused on. Further, “fine particles” and “ultrafine particles” may be collectively referred to as “fine particles”, and the description in this specification is in line with this.

【0054】「実験物理学講座14表面・微粒子」(木
下是雄 編、共立出版1986年9月1日発行)では次
のように記述されている。
The following is described in “Experimental Physics Course 14 Surface / Particles” (edited by Yoshio Kinoshita, published by Kyoritsu Shuppan, September 1, 1986).

【0055】「本稿で微粒子と言うときにはその直径が
だいたい2〜3μm程度から10nm程度までとし、特
に超微粒子というときは粒径が10nm程度から2〜3
nm程度までを意味することにする。両者を一括して単
に微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
2個から数十〜数百個程度の場合はクラスタと呼ぶ。」
(195ページ、22〜26行目)。
"In the present description, the fine particles have a diameter of about 2 to 3 μm to about 10 nm, and especially the ultrafine particles have a particle diameter of about 10 nm to 2 to 3 nm.
It means up to about nm. It is not exactly strict because both are collectively written as fine particles, but it is a rough guide. When the number of atoms constituting a particle is two to several tens to several hundreds, it is called a cluster. "
(Page 195, lines 22-26).

【0056】付言すると、新技術開発事業団の“林・超
微粒子プロジェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径
の下限は更に小さく、次のようなものであった。
In addition, the definition of “ultrafine particles” in the “Hayashi / Ultrafine Particle Project” of the New Technology Development Corporation has a lower limit of the particle size, as follows.

【0057】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”(1981〜1986)では、粒子の大きさ
(径)がおよそ1〜100nmの範囲のものを“超微粒
子”(ultra fine particle)と呼ぶことにした。すると
1個の超微粒子はおよそ100〜108個くらいの原子
の集合体ということになる。原子の尺度でみれば超微粒
子は大〜巨大粒子である。」(「超微粒子−創造科学技
術−」林主税、上田良二、田崎明 編;三田出版198
8年 2ページ、1〜4行目)「超微粒子より更に小さ
いもの、即ち原子が数個〜数百個で構成される1個の粒
子は、ふつうクラスタと呼ばれる」(同書2ページ、1
2〜13行目)。
In the “Ultra Fine Particle Project” of the Creative Science and Technology Promotion System (1981 to 1986), a particle having a size (diameter) of about 1 to 100 nm is called “ultra fine particle”. Thus, one ultrafine particle is an aggregate of about 100 to 108 atoms. Ultrafine particles are large to giant particles on an atomic scale. " Science and Technology-Hayashi Tax, Ryoji Ueda, Akira Tazaki, Mita Publishing 198
8th year, page 2, lines 1 to 4) "A particle smaller than an ultrafine particle, that is, a single particle composed of several to several hundred atoms, is usually called a cluster."
Lines 2-13).

【0058】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本願明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の
集合体で、粒径の下限は0.1nmの数倍から1nm程
度、上限は数μm程度のものを指すこととする。
[0058] Based on the general notation as described above,
In the specification of the present application, the term “fine particles” refers to an aggregate of a large number of atoms and molecules, and the lower limit of the particle size is from several times 0.1 nm to about 1 nm, and the upper limit is about several μm.

【0059】次に電子放出部5は、前述した活性化工程
を必要としない素子の場合は、導電性膜4の一部に形成
された第一の間隙6の近傍を指す(図21(c))。ま
た、前述した活性化工程を必要とする素子の場合、電子
放出部5は、導電性膜4に形成された第一の間隙6より
も狭い、第二の間隙7の近傍を指す(図21(d))。
Next, in the case of an element which does not require the above-mentioned activation step, the electron emitting portion 5 indicates the vicinity of the first gap 6 formed in a part of the conductive film 4 (FIG. 21 (c)). )). In the case of an element requiring the above-described activation step, the electron-emitting portion 5 indicates the vicinity of the second gap 7 smaller than the first gap 6 formed in the conductive film 4 (FIG. 21). (D)).

【0060】本実施の形態に係る駆動方法が好ましく適
用することのできる素子は、図20及び図21などに示
した様に、間隙6をおいて対向する一対の導電性を有す
る膜4、または間隙7をおいて対向する一対の導電性を
有する膜(カーボン膜10)に、電位を印加すること
で、上記間隙6又は7近傍から電子を放出させるタイプ
の素子である。つまり、ナノメートル(nm)オーダの
微少な間隙を置いて対向する一対の導電性膜に電圧を印
加させるタイプの素子を減圧下で駆動する際に好ましく
適用される駆動方法である。
The elements to which the driving method according to the present embodiment can be preferably applied include a pair of conductive films 4 opposed to each other with a gap 6 as shown in FIGS. This is a type of element in which electrons are emitted from the vicinity of the gap 6 or 7 by applying a potential to a pair of conductive films (carbon films 10) opposed to each other with the gap 7 therebetween. In other words, this is a driving method preferably applied when driving a device of a type in which a voltage is applied to a pair of conductive films facing each other with a minute gap on the order of nanometers (nm) under reduced pressure.

【0061】尚、図1、図20中、間隙7、6および電
子放出部5が、均一な幅で、かつ直線状に記されている
が、これは、模式的に示したものである。実際の間隙の
形状は、蛇行していたり、間隙7(及び、或いは間隙
6)の幅(間隔)が場所によって変化していたりする場
合がある。更には、間隙7(及び、或いは間隙6)の一
部が繋がっている(導電性膜4及び或いはカーボン膜1
0同士が連続している)場合もある。しかし、上記繋が
っている領域は非常に微少であるので、繋がっている部
位も含めて、ここでは、間隙(7、6)と呼ぶ。
In FIGS. 1 and 20, the gaps 7, 6 and the electron-emitting portion 5 are shown with a uniform width and in a straight line, but this is shown schematically. The actual gap shape may meander, or the width (interval) of the gap 7 (and / or the gap 6) may vary depending on the location. Further, a part of the gap 7 (and / or the gap 6) is connected (the conductive film 4 and / or the carbon film 1).
0 may be continuous). However, since the connected area is very small, the area including the connected area is referred to as a gap (7, 6).

【0062】第一の間隙6は、導電性膜4の膜厚、膜
質、材料及び後述する通電フォーミング等の手法等に依
存したものとなる。
The first gap 6 depends on the thickness, film quality, and material of the conductive film 4 and a technique such as energization forming which will be described later.

【0063】また、第二の間隙7は、後述する活性化条
件に依存したものとなる。
The second gap 7 depends on the activation condition described later.

【0064】電子放出部5の内部には、0.1nmの数
倍から数十nmの範囲の粒径の導電性微粒子が存在する
場合もある。この導電性微粒子は、導電性膜4を構成す
る材料の元素の一部、或は全ての元素を含有するものと
なる。
In some cases, conductive fine particles having a particle size in the range of several times 0.1 nm to several tens nm are present inside the electron emitting portion 5. The conductive fine particles contain some or all of the elements of the material constituting the conductive film 4.

【0065】次に、垂直型の表面伝導型放出素子につい
て説明する。図2は、垂直型の電子放出素子の一例を示
す摸式図である。尚、この図2において図1に示した部
位と同じ部位には同一の符号を付している。さらに、電
子放出部5については、前述した平面型のそれと同様で
あるので説明を省略する。
Next, a vertical type surface conduction electron-emitting device will be described. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a vertical electron-emitting device. In FIG. 2, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Further, the electron-emitting portion 5 is the same as that of the above-mentioned flat type, so that the description is omitted.

【0066】基板1、電極2及び3、導電性膜4、電子
放出部5は、前述した平面型の電子放出素子の場合と同
様の材料で構成することができる。段差形成部材21
は、真空蒸着法,印刷法,スパッタ法等で形成されたS
iO2等の絶縁性材料で構成することができる。この段
差形成部材21の膜厚は、先に述べた平面型の電子放出
素子の電極間隔Lに対応し、数十nmから数百μmの範
囲とすることができる。この膜厚は、段差形成部21の
製法、及び、電極2,3間に印加する電圧を考慮して設
定されるが、数十nmから数十μmの範囲が好ましい。
The substrate 1, the electrodes 2 and 3, the conductive film 4, and the electron-emitting portion 5 can be made of the same material as in the case of the above-mentioned flat type electron-emitting device. Step forming member 21
Is S formed by vacuum deposition, printing, sputtering, etc.
It can be made of an insulating material such as iO2. The film thickness of the step forming member 21 corresponds to the electrode interval L of the above-mentioned flat type electron-emitting device, and can be in the range of several tens nm to several hundreds μm. This film thickness is set in consideration of the manufacturing method of the step forming portion 21 and the voltage applied between the electrodes 2 and 3, and is preferably in the range of several tens nm to several tens μm.

【0067】導電性膜4は、電極2及び3と段差形成部
材21の作成後に、これら電極2,3の上に積層され
る。電子放出部5は、図2においては、段差形成部材2
1の側面に形成されているが、作成条件、フォーミング
条件等に依存し、形状、位置ともこれに限られるもので
ない。
The conductive film 4 is laminated on the electrodes 2 and 3 after the electrodes 2 and 3 and the step forming member 21 are formed. In FIG. 2, the electron emitting portion 5 is provided with the step forming member 2.
Although it is formed on one side surface, the shape and position are not limited to these depending on the forming conditions, forming conditions and the like.

【0068】上述の電子放出素子の製造方法としては様
々な方法があるが、その一例を図3(a)〜(c)、図
21(a)〜(d)に模式的に示す。以下、図1及び図
3、図20、図21を参照して、平面型の電子放出素子
の製造方法の一例について説明する。尚、図3において
も、図1に示した部位と同じ部位には同一の符号を付し
ている。
There are various methods for manufacturing the above-described electron-emitting device. One example is schematically shown in FIGS. 3 (a) to 3 (c) and FIGS. 21 (a) to 21 (d). Hereinafter, an example of a method of manufacturing a flat-type electron-emitting device will be described with reference to FIGS. 1 and 3, FIG. 20, and FIG. In FIG. 3, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0069】(1)基板1を洗剤、純水及び有機溶剤等
を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等によ
り電極の材料を堆積した後、例えばフォトリソグラフィ
ー技術を用いて基板1上に電極2,3を形成する(図3
(a)、図21(a))。
(1) The substrate 1 is sufficiently washed with a detergent, pure water, an organic solvent, or the like, and the electrode material is deposited by a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like. The electrodes 2 and 3 are formed thereon (FIG. 3
(A), FIG. 21 (a)).

【0070】(2)電極2,3を設けた基板1に、有機
金属溶液を塗布して、有機金属薄膜を形成する。この有
機金属溶液には、前述の導電性膜4の材料の金属を主元
素とする有機金属化合物の溶液を用いることができる。
この有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッ
チング等によりパターニングし、導電性膜4を形成する
(図3(b)、図21(b))。ここでは、有機金属溶
液の塗布法を挙げて説明したが、導電性膜4の形成法は
これに限られるものでなく、真空蒸着法、スパッタ法、
化学的気相堆積法、分散塗布法、ディッピング法、スピ
ンナー法等を用いることもできる。
(2) An organic metal solution is applied to the substrate 1 provided with the electrodes 2 and 3 to form an organic metal thin film. As the organic metal solution, a solution of an organic metal compound containing a metal of the material of the conductive film 4 as a main element can be used.
This organic metal thin film is heated and baked, and is patterned by lift-off, etching, or the like to form a conductive film 4 (FIGS. 3B and 21B). Here, the method of applying the organometallic solution has been described, but the method of forming the conductive film 4 is not limited to this, and a vacuum deposition method, a sputtering method,
A chemical vapor deposition method, a dispersion coating method, a dipping method, a spinner method, or the like can also be used.

【0071】(3)続いてフォーミング工程を施す。こ
のフォーミング工程の方法の一例として通電処理による
方法を説明する。導電性膜4に、不図示の電源を用いて
電流を流すと、導電性膜4の一部に電子放出部5が形成
される(図3(c)、図21(c))。このフォーミン
グ工程によって導電性膜4の一部に形成された第一の間
隙6、およびその近傍が、電子放出部5を構成する。
(3) Subsequently, a forming step is performed. As an example of a method of the forming step, a method by an energization process will be described. When a current is applied to the conductive film 4 using a power supply (not shown), the electron-emitting portion 5 is formed in a part of the conductive film 4 (FIGS. 3C and 21C). The first gap 6 formed in a part of the conductive film 4 by this forming step and the vicinity thereof constitute the electron emission section 5.

【0072】尚、前述した活性化工程を必要とする素子
の場合には、次の活性化工程を経ることにより、電子放
出部5が形成される。
In the case of an element requiring the above-described activation step, the electron-emitting portion 5 is formed through the following activation step.

【0073】通電フォーミングの電圧波形の例を図4
(a)(b)に示す。
FIG. 4 shows an example of the voltage waveform of the energization forming.
(A) and (b).

【0074】このフォーミング工程で印加する電圧波形
はパルス波形が好ましい。これにはパルス波高値を定電
圧としたパルスを連続的に印加する図4(a)に示した
方法と、図4(b)に示すように、パルス波高値を増加
させながら電圧パルスを印加する方法とがある。
The voltage waveform applied in this forming step is preferably a pulse waveform. The method shown in FIG. 4A in which a pulse having a pulse peak value of a constant voltage is applied continuously is applied to the method, and a voltage pulse is applied while increasing the pulse peak value as shown in FIG. 4B. There is a way to do it.

【0075】これら図4(a)(b)におけるT1及び
T2は、それぞれ電圧波形のパルス幅とパルス間隔を示
している。通常T1は1μ秒〜10m秒、T2は10μ
秒〜100m秒の範囲で設定される。この矩形波の波高
値(通電フォーミング時のピーク電圧)は、電子放出素
子の形態に応じて適宜選択される。このような条件の下
で、例えば、数秒から数十分間電圧を印加する。尚、こ
のパルス波形は矩形波に限定されるものではなく、所望
の波形を採用することができる。
In FIGS. 4A and 4B, T1 and T2 indicate the pulse width and pulse interval of the voltage waveform, respectively. Usually, T1 is 1 μsec to 10 msec, and T2 is 10 μsec.
It is set in the range of seconds to 100 ms. The peak value of this rectangular wave (peak voltage at the time of energization forming) is appropriately selected according to the form of the electron-emitting device. Under such conditions, for example, a voltage is applied for several seconds to several tens minutes. Note that the pulse waveform is not limited to a rectangular wave, and a desired waveform can be adopted.

【0076】また図4(b)におけるT1及びT2は、
図4(a)に示したのと同様とすることができる。また
図4(b)において、矩形波の波高値(通電フォーミン
グ時のピーク電圧)は、例えば0.1[V/ステップ]
程度ずつ増加させることができる。
Further, T1 and T2 in FIG.
This can be the same as that shown in FIG. In FIG. 4B, the peak value of the rectangular wave (peak voltage during energization forming) is, for example, 0.1 [V / step].
Can be increased by degrees.

【0077】この通電フォーミング処理の終了は、パル
ス間隔T2中に導電性膜4を局所的に破壊、変形しない
程度の電圧を印加し、その時に素子を流れる素子電流を
測定して検知することができる。例えば0.1V程度の
電圧印加により流れる素子電流を測定し、その時の抵抗
値を求める。この抵抗値が1MΩ以上の抵抗を示した時
に、この通電フォーミングを終了する。
The end of the energization forming process can be detected by applying a voltage that does not locally destroy or deform the conductive film 4 during the pulse interval T2 and measuring the element current flowing through the element at that time. it can. For example, a device current flowing when a voltage of about 0.1 V is applied is measured, and a resistance value at that time is obtained. When the resistance value indicates a resistance of 1 MΩ or more, the energization forming is terminated.

【0078】(4)続いて、前述した活性化工程を必要
とする素子には、活性化工程を施す。この工程は、例え
ば、有機物質のガスを含有する雰囲気下で、上記フォー
ミング工程と同様に、パルス電圧の印加を繰り返す。
尚、活性化工程で素子に印加される電圧値は、前述のフ
ォーミングで印加される電圧値よりも高いことが望まし
い。
(4) Subsequently, an activation step is performed on the element requiring the above-described activation step. In this step, application of a pulse voltage is repeated, for example, in an atmosphere containing an organic substance gas, similarly to the above-described forming step.
It is desirable that the voltage value applied to the element in the activation step is higher than the voltage value applied in the above-described forming.

【0079】この工程により、第一の間隙6の内側およ
び、導電性膜4上にカーボン膜10が形成されるのと同
時に、第二の間隙7が形成される。この工程により、電
子放出部5が形成される(図21(d))。尚、図21
(d)に示した様な、間隙7を挟んで略対称にカーボン
膜10を形成するには、印加するパルス波形を図22
(a)、(b)に示したような両極性のパルスにする必
要がある。
According to this step, the second gap 7 is formed at the same time as the carbon film 10 is formed inside the first gap 6 and on the conductive film 4. Through this step, the electron-emitting portion 5 is formed (FIG. 21D). Note that FIG.
In order to form the carbon film 10 substantially symmetrically with the gap 7 interposed therebetween as shown in FIG.
It is necessary to use bipolar pulses as shown in (a) and (b).

【0080】上記有機物質のガスを含有する雰囲気は、
例えば油拡散ポンプやロータリポンプなどを用いて真空
容器内を排気した場合に、雰囲気内に残留する有機ガス
を利用して形成することができる。また、イオンポンプ
などにより一旦十分に排気した真空中に適当な有機物質
のガスを導入することによっても得られる。このときの
好ましい有機物質のガス圧は、前述の応用の形態、真空
容器の形状や、有機物質の種類などにより異なるため、
場合に応じて適宜設定される。
The atmosphere containing the organic substance gas is as follows:
For example, when the inside of the vacuum vessel is evacuated using an oil diffusion pump, a rotary pump, or the like, it can be formed using an organic gas remaining in the atmosphere. Alternatively, it can be obtained by introducing a gas of an appropriate organic substance into a vacuum once sufficiently evacuated by an ion pump or the like. At this time, the preferable gas pressure of the organic substance is different depending on the above-described application form, the shape of the vacuum vessel, the type of the organic substance,
It is set appropriately according to the case.

【0081】また適当な有機物質としては、アルカン、
アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水
素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン
類、フェノール、カルボン、スルホン酸等の有機酸類等
を挙げることができ、具体的には、メタン、エタン、プ
ロパンなどCnH2n+2で表される飽和炭化水素、エチ
レン、プロピレンなどCnH2n等の組成式で表される
不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタノール、エ
タノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセ
トン、メチルエチルケトン、メチルアミン、エチルアミ
ン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロヒオン酸等或はこれ
らの混合物が使用できる。この処理により、ガス雰囲気
中に存在する有機物質から、カーボン膜10(炭素或は
炭素化合物)が第一の間隙6の近傍に形成され、所定の
駆動電圧に対する素子電流If、放出電流Ie特性が著し
く変化するようになる。この活性化工程の終了判定は、
素子電流Ifと放出電流Ieを測定しながら適宜行う。
尚、印加するパルス幅T1、パルス間隔T2、パルス波
高値などは適宜設定される。
Suitable organic substances include alkanes,
Alkenes, aliphatic hydrocarbons of alkynes, aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amines, phenols, carboxyls, organic acids such as sulfonic acids and the like, and specifically, Saturated hydrocarbons represented by CnH2n + 2 such as methane, ethane, and propane; unsaturated hydrocarbons represented by a composition formula such as CnH2n such as ethylene and propylene; benzene, toluene, methanol, ethanol, formaldehyde, acetaldehyde, acetone, and methyl ethyl ketone , Methylamine, ethylamine, phenol, formic acid, acetic acid, procionic acid and the like, or mixtures thereof. By this treatment, a carbon film 10 (carbon or carbon compound) is formed in the vicinity of the first gap 6 from the organic substance existing in the gas atmosphere, and the characteristics of the device current If and the emission current Ie with respect to a predetermined driving voltage are reduced. It will change significantly. The end of this activation step is determined by
The measurement is appropriately performed while measuring the element current If and the emission current Ie.
The applied pulse width T1, pulse interval T2, pulse crest value and the like are set as appropriate.

【0082】この活性化工程で、形成されるカーボン
(炭素及び或は炭素化合物)とは、例えばグラファイト
(いわいるHOPG,PG,GCを包含する、HOPG
はほぼ完全なグラファイトの結晶構造、PGは結晶粒が
20nm程度で結晶構造がやや乱れたもの、GCは結晶
粒が2nm程度になり結晶構造の乱れが更に大きくなっ
たものを指す)、非晶質カーボン(アモルファスカーボ
ン及び、アモルファスカーボンと前記グラファイトの微
結晶の混合物を指す)である。また、カーボン膜10の
膜厚は1nm以上50nm以下の範囲とするのが好まし
く、1nm以上30nm以下の範囲とすることがより好
ましい。
The carbon (carbon and / or carbon compound) formed in the activation step is, for example, graphite (HOPG including so-called HOPG, PG and GC).
Indicates a crystal structure of almost perfect graphite, PG indicates a crystal having a crystal grain of about 20 nm and the crystal structure is slightly disordered, and GC indicates a crystal having a crystal grain of about 2 nm and disorder of the crystal structure is further increased.) Carbon (refers to amorphous carbon and a mixture of amorphous carbon and the microcrystals of graphite). The thickness of the carbon film 10 is preferably in the range of 1 nm to 50 nm, and more preferably in the range of 1 nm to 30 nm.

【0083】(5)このような工程を経て得られた電子
放出素子は、その後、更に安定化工程を行うことが好ま
しい。この安定化工程は、真空容器内の有機物質を排気
する工程である。真空容器を排気する真空排気装置は、
排気装置から発生するオイルが素子の特性にあまり影響
を与えないように、オイルを使用しないものを用いるの
が好ましい。具体的には、ソープションポンプ、イオン
ポンプ等の真空排気装置を挙げることができる。
(5) It is preferable that the electron-emitting device obtained through the above steps is further subjected to a stabilization step thereafter. This stabilization step is a step of exhausting the organic substance in the vacuum vessel. The vacuum exhaust device that exhausts the vacuum vessel
It is preferable to use oil-free oil so that the oil generated from the exhaust device does not significantly affect the characteristics of the element. Specifically, a vacuum exhaust device such as a sorption pump and an ion pump can be used.

【0084】前述した活性化工程で、排気装置として油
拡散ポンプやロータリポンプを用い、これから発生する
オイル成分に由来する有機ガスを用いた場合は、この成
分の分圧を極力低く抑える必要がある。更に真空容器内
を排気するときには、真空容器全体を加熱して、真空容
器内壁や、電子放出素子に吸着した有機物質分子を排気
し易くするのが好ましい。このときの加熱条件は、80
〜250℃が好ましく、より好ましくは150℃以上
で、できるだけ長時間処理するのが望ましいが、特にこ
の条件に限るものではなく、真空容器の大きさや形状、
電子放出素子の構成などの諸条件により適宜選ばれた条
件により行う。この真空容器内の圧力は極力低くするこ
とが必要で、1×10のマイナス5乗[Pa]以下が好
ましく、更に1.3×10のマイナス6乗[Pa]以下
が特に好ましい。
In the above-described activation step, when an oil diffusion pump or a rotary pump is used as an exhaust device and an organic gas derived from an oil component generated therefrom is used, it is necessary to keep the partial pressure of this component as low as possible. . Further, when evacuating the inside of the vacuum vessel, it is preferable to heat the entire vacuum vessel so that the organic substance molecules adsorbed on the inner wall of the vacuum vessel and the electron-emitting device are easily evacuated. The heating condition at this time is 80
To 250 ° C., more preferably 150 ° C. or higher, it is desirable to perform the treatment for as long as possible, but it is not particularly limited to this condition, and the size and shape of the vacuum vessel,
This is performed under conditions appropriately selected according to various conditions such as the configuration of the electron-emitting device. The pressure in the vacuum vessel must be as low as possible, and is preferably 1 × 10 −5 [Pa] or less, more preferably 1.3 × 10 −6 [Pa] or less.

【0085】(6)こうして安定化工程を行った後、実
際の駆動時における雰囲気は、上記安定化処理終了時の
雰囲気を維持するのが好ましい。
(6) After performing the stabilization step in this manner, it is preferable that the atmosphere at the time of actual driving maintain the atmosphere at the end of the stabilization processing.

【0086】上述した工程を経て得られた本実施の形態
に適用可能な電子放出素子の基本特性について図5及び
図6を参照して説明する。
The basic characteristics of the electron-emitting device obtained through the above-described steps and applicable to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

【0087】図5は、本実施の形態に係る電子放出素子
の駆動方法を実践するための機能および、素子特性の測
定評価機能を備えた真空処理装置の一例を示すブロック
図である。なお、前述の図面と共通する部分は同じ番号
で示し、それらの説明を省略する。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of a vacuum processing apparatus having a function for practicing the method for driving an electron-emitting device according to the present embodiment and a function for measuring and evaluating device characteristics. In addition, parts common to the above-described drawings are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0088】図5において、50は電流計で、電極2,
3間の導電性膜4を流れる素子電流Ifを測定するのに
使用される。51は電源で、電子放出素子の電極2,3
間に電圧を印加している。52は電流計で、素子の電子
放出部5より放出される放出電流Ieを測定するのに使
用される。53はアノード電極54に電圧を印加するた
めの高圧電源、54は素子の電子放出部5より放出され
る電子を捕捉するためのアノード電極、55は真空装
置、56は排気ポンプである。57は素子電流監視コン
トローラで、電流計50で素子電流Ifの増加を検出す
ると、電源51から出力される電圧を電圧V2にするよ
うに電源51に指示を与えるように動作する。58は放
出電流監視コントローラで、電流計52で放出電流Ie
の増加を検出すると、電圧V2を印加するように電源5
1に指示を与える。ここでは一例として、アノード電極
54の電圧Vaを1kV〜10kVの範囲とし、アノー
ド電極54と電子放出素子との間の距離Hを2mm〜8
mmの範囲として測定を行うことができる。
In FIG. 5, reference numeral 50 denotes an ammeter;
It is used to measure the device current If flowing through the conductive film 4 between the three. Reference numeral 51 denotes a power supply, and electrodes 2 and 3 of the electron-emitting device.
A voltage is applied between them. An ammeter 52 is used to measure the emission current Ie emitted from the electron emission portion 5 of the device. Reference numeral 53 denotes a high-voltage power supply for applying a voltage to the anode electrode 54; 54, an anode electrode for capturing electrons emitted from the electron emission portion 5 of the device; 55, a vacuum device; and 56, an exhaust pump. Reference numeral 57 denotes an element current monitoring controller which operates to give an instruction to the power supply 51 so that the voltage output from the power supply 51 becomes the voltage V2 when the ammeter 50 detects an increase in the element current If. Reference numeral 58 denotes an emission current monitoring controller.
When the power supply 5 detects an increase in
Give instructions to 1. Here, as an example, the voltage Va of the anode electrode 54 is in the range of 1 kV to 10 kV, and the distance H between the anode electrode 54 and the electron-emitting device is 2 mm to 8 mm.
Measurements can be made in the range of mm.

【0089】この真空容器55内には、不図示の真空計
等の真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられてい
て、所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるようにな
っている。排気ポンプ56は、ターボポンプ、ロータリ
ーポンプからなる通常の高真空装置系と、更にイオンポ
ンプ等からなる超高真空装置系とにより構成されてい
る。ここに示した電子源基板を配した真空処理装置の全
体は、不図示のヒータにより加熱できる。従って、この
真空処理装置を用いると、前述の通電フォーミング以降
の工程も行うことができる。
The vacuum vessel 55 is provided with equipment necessary for measurement in a vacuum atmosphere, such as a vacuum gauge (not shown), so that measurement and evaluation can be performed in a desired vacuum atmosphere. . The exhaust pump 56 is composed of a normal high vacuum device system including a turbo pump and a rotary pump, and an ultra-high vacuum device system further including an ion pump and the like. The entire vacuum processing apparatus provided with the electron source substrate shown here can be heated by a heater (not shown). Therefore, by using this vacuum processing apparatus, the steps after the energization forming described above can also be performed.

【0090】図6は、図5に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ie、素子電流Ifと素子電圧Vf
の関係を摸式的に示したグラフ図である。図6において
は、放出電流Ieが素子電流Ifに比べて著しく小さいの
で任意単位で示している。尚、図6において、縦及び横
軸ともリニアスケールで示している。
FIG. 6 shows emission current Ie, device current If and device voltage Vf measured using the vacuum processing apparatus shown in FIG.
FIG. 4 is a graph diagram schematically showing the relationship of FIG. In FIG. 6, since the emission current Ie is significantly smaller than the element current If, it is shown in arbitrary units. In FIG. 6, both the vertical and horizontal axes are shown on a linear scale.

【0091】図6において、素子電圧Vfに対して素子
電流Ifが単調増加する(MI特性)例を実線で示し
た。これとは逆に素子電流Ifが素子電圧Vfに対して電
圧制御型負性抵抗特性(VCNR特性)を示す場合もあ
る(不図示)が、本実施の形態の駆動方法を採用可能な
素子特性は、上述の素子電流Ifが素子電圧Vfに対して
単調増加するMI特性を示す場合である。
In FIG. 6, an example in which the device current If monotonically increases with respect to the device voltage Vf (MI characteristic) is shown by a solid line. Conversely, the element current If may exhibit a voltage-controlled negative resistance characteristic (VCNR characteristic) with respect to the element voltage Vf (not shown), but the element characteristic in which the driving method of the present embodiment can be adopted. Is a case where the above-mentioned element current If shows MI characteristics in which the element current monotonically increases with respect to the element voltage Vf.

【0092】ここで本実施の形態に係る電子放出素子
は、放出電流Ieに関して、次に示す3つの特徴的性質
を有する。
Here, the electron-emitting device according to the present embodiment has the following three characteristic properties regarding the emission current Ie.

【0093】即ち、 (i)ある電圧(閾値電圧(図6のVth)以上の素子電
圧を印加すると急激に放出電流Ieが増加し、一方、閾
値電圧Vth以下では放出電流Ieがほとんど検出されな
い。つまり放出電流Ieに対する明確な閾値電圧Vthを
持った非線形素子である。
(I) When an element voltage higher than a certain voltage (threshold voltage (Vth in FIG. 6)) is applied, the emission current Ie sharply increases. On the other hand, when the element voltage is lower than the threshold voltage Vth, the emission current Ie is hardly detected. That is, it is a non-linear element having a clear threshold voltage Vth with respect to the emission current Ie.

【0094】(ii)放出電流Ieが素子電圧Vfに応じて
単調増加依存するため、放出電流Ieは素子電圧Vfで制
御できる。
(Ii) Since the emission current Ie monotonically increases in accordance with the device voltage Vf, the emission current Ie can be controlled by the device voltage Vf.

【0095】(iii)アノード電極54に捕捉される放
出電荷は、素子電圧Vfを印加する時間に依存する。つ
まりアノード電極54に捕捉される電荷量は、素子電圧
Vfを印加する時間(パルス幅)により制御できる。
(Iii) The emission charge captured by the anode electrode 54 depends on the time during which the device voltage Vf is applied. That is, the amount of charge captured by the anode electrode 54 can be controlled by the time (pulse width) for applying the device voltage Vf.

【0096】以上の説明より理解されるように、本実施
の形態に係る電子放出素子は、入力信号に応じて電子放
出特性を容易に制御できる。この性質を利用すると複数
の電子放出素子を配して構成した電子源、画像形成装置
等、多方面への応用が可能である。
As understood from the above description, the electron-emitting device according to the present embodiment can easily control the electron-emitting characteristics according to the input signal. Utilizing this property, it can be applied to various fields such as an electron source having a plurality of electron-emitting devices and an image forming apparatus.

【0097】さて、前述のフォーミング工程及び、或い
は活性化工程を経た後の安定化工程で、排気ポンプ56
による排気が不十分であったり、或は不図示のヒータに
よるベークが不十分である場合には、有機物質の排除が
不完全となる。その結果、既に説明した通り、上述のM
I特性を示すものの、長時間駆動している内に、電子放
出素子の電子放出特性が変化する。
In the stabilization step after the above-described forming step and / or activation step, the exhaust pump 56
If the exhaust air is insufficient, or if the baking by the heater (not shown) is insufficient, the removal of the organic substance is incomplete. As a result, as described above, the aforementioned M
Although exhibiting the I characteristic, the electron emission characteristics of the electron-emitting device change during long-time driving.

【0098】これにより、前述した素子に印加された最
大電圧値(Vmax)で特徴付けられた電圧−素子電流、
或は電圧−放出電流の特性が記憶されるメモリ性が失わ
れる。また、所定の素子電圧Vfに対する素子電流If、
放出電流Ieの特性が不安定になってしまう。
Thus, the voltage-device current characterized by the maximum voltage value (Vmax) applied to the device,
Alternatively, the memory property in which the voltage-emission current characteristics are stored is lost. Further, an element current If with respect to a predetermined element voltage Vf,
The characteristics of the emission current Ie become unstable.

【0099】尚、上記最大電圧値(Vmax)とは、活性
化工程を行った素子の場合には、活性化工程で素子に印
加した最大電圧値とみなすことができる。
In the case of an element that has been subjected to the activation step, the maximum voltage value (Vmax) can be regarded as the maximum voltage value applied to the element in the activation step.

【0100】また、上記「メモリ性が失われる」とは、
例えば、上記安定化工程以降に、上記の最大電圧値(V
max)よりも低い電圧Vfで素子を駆動すると、その電圧
Vfで特徴付けられる電圧−素子電流(或は電圧−放出
電流)の特性に移行していき、その結果、素子電流I
f、放出電流Ieが増大するような変動が生じることを指
す。
Further, the above-mentioned “lost memory property” means that
For example, after the stabilization step, the maximum voltage value (V
When the device is driven at a voltage Vf lower than (max), the characteristic shifts to a voltage-device current (or voltage-emission current) characteristic characterized by the voltage Vf.
f, indicates that a fluctuation occurs such that the emission current Ie increases.

【0101】そこで、本実施の形態に係る駆動方法は、
このような状況においても素子電流If、放出電流Ieの
増大による時間的な特性の変動を効果的に抑制すること
ができる。
Therefore, the driving method according to the present embodiment is as follows.
Even in such a situation, it is possible to effectively suppress a temporal characteristic change due to an increase in the element current If and the emission current Ie.

【0102】尚、本実施の形態に係る「駆動」、「駆動
方法」とは、電子放出素子を製造し終えた後に、素子に
電圧を印加する工程を意味する。例えば、上記活性化工
程を行う素子においては、前記したフォーミング工程、
活性化工程及び安定化工程を終えることで、電子放出素
子の製造工程が終了する。
Note that “driving” and “driving method” according to the present embodiment mean a step of applying a voltage to the electron-emitting device after manufacturing the device. For example, in the element that performs the activation step, the forming step described above;
When the activation step and the stabilization step are completed, the manufacturing process of the electron-emitting device is completed.

【0103】以下に、本実施の形態に係る駆動方法の一
例を述べる。
Hereinafter, an example of the driving method according to the present embodiment will be described.

【0104】例えば、上記安定化工程後に、電圧値の異
なるいくつかの測定電圧V1を素子に印加する。そし
て、その測定電圧V1に対して計測される初期素子電流
If1を測定して、メモリなどに記憶しておく(第一の測
定工程)。尚、上記測定電圧V1は、前記最大電圧Vmax
以下の電圧であり、好ましくは、駆動時に用いる電圧V
fである。
For example, after the stabilization step, several measurement voltages V1 having different voltage values are applied to the device. Then, an initial element current If1 measured for the measured voltage V1 is measured and stored in a memory or the like (first measurement step). The measured voltage V1 is equal to the maximum voltage Vmax.
The following voltage is preferable, and the voltage V used during driving is preferably
f.

【0105】尚、電子放出素子からの放出電子量を、素
子に印加するパルス状電圧のパルス幅で制御する駆動方
法の場合には、駆動電圧Vfは一定となる。そのため、
上記測定電圧V1は、前記駆動電圧値Vfと同一に設定し
て、初期素子電流If1を測定および記憶させておくこと
が好ましい。
In the case of a driving method in which the amount of electrons emitted from the electron-emitting device is controlled by the pulse width of the pulse voltage applied to the device, the driving voltage Vf is constant. for that reason,
It is preferable that the measurement voltage V1 is set to be the same as the drive voltage value Vf, and the initial element current If1 is measured and stored.

【0106】一方、電子放出素子からの放出電子量を、
素子に印加するパルス状電圧のパルス波高値で制御する
駆動方法の場合には駆動電圧Vfが変化する。そのた
め、前述したように、上記測定電圧V1は、電圧値の異
なるいくつかの測定電圧に設定して、初期素子電流If1
を計測及び記憶させておくことが好ましい。
On the other hand, the amount of electrons emitted from the electron-emitting device is
In the case of a driving method in which the driving is controlled by the pulse peak value of the pulse voltage applied to the element, the driving voltage Vf changes. Therefore, as described above, the measurement voltage V1 is set to several measurement voltages having different voltage values, and the initial element current If1
Is preferably measured and stored.

【0107】しかし、波高値で制御する場合にも、パル
ス幅で制御する場合と同様に、ある一つの測定電圧値V
1のみに対する素子電流を初期素子電流If1としても良
い。
However, in the case of controlling with the peak value, similarly to the case of controlling with the pulse width, a certain measured voltage value V
The element current for only 1 may be used as the initial element current If1.

【0108】尚、波高値(電圧値)で放出電子量を制御
して駆動を行う場合においても、その駆動電圧Vfは前
述の最大電圧値(Vmax)よりも低い値に設定して駆動
される。ここで、素子の製造工程において、活性化工程
以降に素子に電圧を印加しない場合には、活性化工程で
素子に印加した最大電圧値が上記Vmaxに相当する。
Even when driving is performed by controlling the amount of emitted electrons by the peak value (voltage value), the driving voltage Vf is set to a value lower than the above-described maximum voltage value (Vmax). . Here, in the device manufacturing process, when no voltage is applied to the device after the activation process, the maximum voltage value applied to the device in the activation process corresponds to Vmax.

【0109】そして、上記第一の測定工程後に、電子放
出素子の駆動を始める。
Then, after the first measurement step, the driving of the electron-emitting device is started.

【0110】そして、素子を駆動している際に、常に、
或いは予め決めておいたインターバルをおいて定期的
に、素子電流を電流計50により計測する(第二の測定
工程)。尚、素子特性変動の有無は、上記第一の測定工
程で印加した測定電圧V1と同一の電圧値を、素子に印
加した際の素子電流If2で判断される。
When driving the element, always
Alternatively, the element current is periodically measured by the ammeter 50 at predetermined intervals (second measurement step). The presence or absence of the element characteristic fluctuation is determined by the element current If2 when the same voltage value as the measurement voltage V1 applied in the first measurement step is applied to the element.

【0111】そして、素子電流監視コントローラ57に
より、上記第二の測定工程において観測された素子電流
If2が、上記初期素子電流If1に比べて、所定の値(好
ましくは、初期素子電流の5%以上素子電流が上昇して
いる場合であり、更に好ましくは初期素子電流の3%以
上素子電流が上昇している場合である)に達したと観測
された時点で、以下のA又はBの特性回復駆動(電圧印
加工程)を行う。
Then, the element current monitoring controller 57 determines that the element current If2 observed in the second measuring step is a predetermined value (preferably 5% or more of the initial element current) compared to the initial element current If1. When the device current has increased, more preferably when the device current has increased by 3% or more of the initial device current). Driving (voltage applying step) is performed.

【0112】最も単純なケースでは、上記初期素子電流
If1に比べ、上記第二の測定工程で観測された素子電流
If2が増えたと判断された場合には、下記の特性回復駆
動(電圧印加工程)を行えば良い。
In the simplest case, when it is determined that the element current If2 observed in the second measurement step is larger than the initial element current If1, the following characteristic recovery drive (voltage application step) is performed. Should be done.

【0113】特性回復駆動法A:上記第一の測定工程以
前(素子の製造工程も含める)に、素子に印加された最
大電圧値Vmaxと同じかそれよりも低く、且つ、素子の
駆動電圧Vfよりも高い電圧V2を適当な時間印加するよ
うに電源51に指示を与える。
Characteristics recovery driving method A: Before the first measurement step (including the element manufacturing step), the maximum voltage value Vmax applied to the element is equal to or lower than the maximum voltage value Vmax and the element driving voltage Vf The power supply 51 is instructed to apply a higher voltage V2 for an appropriate time.

【0114】また、上述したように、素子からの放出電
子量を素子に印加するパルス波高値で制御する場合に
は、駆動時に素子に印加される電位Vfは一定ではな
い。そのため、素子に印加するパルス波高値で制御する
場合には、上記電圧V2は、予め決めておいた素子の駆
動電圧値Vfの範囲の中で最も高い電圧値よりも、更に
高いものとすることが好ましい。
As described above, when the amount of electrons emitted from the device is controlled by the pulse peak value applied to the device, the potential Vf applied to the device during driving is not constant. Therefore, when controlling with the pulse peak value applied to the element, the voltage V2 should be higher than the highest voltage value in a predetermined range of the element driving voltage value Vf. Is preferred.

【0115】特性回復駆動法B:上記第一の測定工程以
前(素子の製造工程も含める)に、素子に印加された最
大のパワー:Pmax以下で、上記第一の測定工程で素子
に印加していたパワー:P1以上のパワー:P2を素子に
印加するように電源51に指示を与える。
Characteristic recovery driving method B: Before the first measurement step (including the element manufacturing step), the maximum power applied to the element: Pmax or less, and the maximum power applied to the element in the first measurement step was applied to the element. The power supply 51 is instructed to apply the power: P2 which is higher than the power: P1 to the element.

【0116】尚、パルス状電圧を印加することで素子を
駆動していた場合には、上記「パワー」とは、1パルス
の波形の面積(1パルス中で印加される電圧値の時間に
対する積分値)を指す。定電圧の矩形波パルスならば、
「パワー」は、パルスの(波高値×パルス幅)に相当す
る。但し、低い電圧を長くかけるよりは、上記第一の測
定工程で印加した測定電圧V1よりも高い電圧V2を短時
間印加する方が好ましい。
In the case where the element is driven by applying a pulse voltage, the “power” is defined as the area of the waveform of one pulse (the integral of the voltage value applied in one pulse with respect to time). Value). For a constant-voltage square-wave pulse,
“Power” corresponds to (peak value × pulse width) of the pulse. However, it is preferable to apply a voltage V2 higher than the measurement voltage V1 applied in the first measurement step for a short time, rather than applying a low voltage for a long time.

【0117】このため、上記AとBの両方の要素を持つ
パルスを素子に印加することがより好ましい。つまり、
上記第一の測定工程で印加したパルスのパワー以上のパ
ワーで、かつ、上記第一の測定工程で印加した電圧V1
よりも高い電圧V2の波高値をもつパルスを印加するこ
とがより好ましい。
For this reason, it is more preferable to apply a pulse having both the elements A and B to the element. That is,
A voltage V1 which is equal to or higher than the power of the pulse applied in the first measuring step and which is applied in the first measuring step.
It is more preferable to apply a pulse having a peak value of a higher voltage V2.

【0118】また、この場合においても、上記した様
に、素子からの放出電子量を、素子に印加するパルス波
高値で制御する場合には、駆動時に素子に印加される電
位Vfは一定ではない。そのため、素子に印加するパル
ス波高値で制御する場合には、上記電圧V2は、予め決
めておいた素子の駆動電圧値Vfの範囲の中で最も高い
電圧値よりも、更に高いものとすることが好ましい。
Also in this case, as described above, when the amount of electrons emitted from the element is controlled by the pulse peak value applied to the element, the potential Vf applied to the element during driving is not constant. . Therefore, when controlling with the pulse peak value applied to the element, the voltage V2 should be higher than the highest voltage value in a predetermined range of the element driving voltage value Vf. Is preferred.

【0119】こうして、素子に電圧V2、及び又は、パ
ワー:P2が印加されることにより、素子特性の変動を
抑制することができる。
In this manner, by applying the voltage V2 and / or the power: P2 to the element, fluctuations in element characteristics can be suppressed.

【0120】その結果、電圧V2で特徴付けられる素子
特性にリフレッシュ(変化)させることができる。この
リフレッシュの機構は、電子放出部5の近傍に、新たに
堆積した炭素或は炭素化合物が、完全に或は部分的に除
去されることによるものと考えられる。
As a result, the element characteristics characterized by the voltage V2 can be refreshed (changed). This refreshing mechanism is considered to be due to the completely or partially removed carbon or carbon compound newly deposited in the vicinity of the electron-emitting portion 5.

【0121】尚、上記特性回復駆動を行った後は、素子
の駆動電圧は通常の駆動電圧Vfに戻される。
After the characteristic recovery drive, the drive voltage of the element is returned to the normal drive voltage Vf.

【0122】上記特性回復駆動により、電圧V2で特徴
付けられる電圧−素子電流特性における、電圧Vfに対
応した素子電流を得ることができる。その結果、上記特
性回復駆動を行う前に観測された素子電流の上昇が抑え
られる。
By the characteristic recovery driving, an element current corresponding to the voltage Vf in the voltage-element current characteristic characterized by the voltage V2 can be obtained. As a result, an increase in element current observed before performing the characteristic recovery driving is suppressed.

【0123】その後、再度、上記した第一の測定工程、
第二の測定工程、電圧印加工程(特性回復駆動)を行
う。
Then, again, the first measurement step described above,
A second measuring step and a voltage applying step (characteristic recovery driving) are performed.

【0124】これら一連のプロセスを素子電流Ifの上
昇が測定される度に繰り返すことにより、素子電流If
の時間変動を効果的に抑制することが可能となる。
By repeating these series of processes each time the rise of the device current If is measured, the device current If
Can be effectively suppressed.

【0125】また、上記第一の測定工程を一度行えば、
上記電圧印加工程(特性回復駆動)を行った後には、第
一の測定工程を行わなくても良い。つまり、第一の測定
工程→第二の測定工程→電圧印加工程→第二の測定工程
→電圧印加工程→第二の測定工程→電圧印加工程、……
のように、1度電圧印加工程(特性回復駆動)を行った
後は、第二の測定工程と電圧印加工程(特性回復駆動)
を繰り返し行うだけにすることができる。
Further, once the first measurement step is performed,
After performing the voltage application step (characteristic recovery drive), the first measurement step may not be performed. That is, the first measuring step → the second measuring step → the voltage applying step → the second measuring step → the voltage applying step → the second measuring step → the voltage applying step, etc.
After the voltage application step (characteristic recovery drive) is performed once, the second measurement step and the voltage application step (characteristic recovery drive)
Can be repeated only.

【0126】2回目以降の第二の測定工程で計測される
素子電流If2及び又は放出電流Ie2も、最初に行った第
一の測定工程で計測される素子電流If1、及び又は放出
電流Ie1と比較することで、上記した特性回復の要否判
断が行える。
The element current If2 and / or emission current Ie2 measured in the second and subsequent second measurement steps are also compared with the element current If1 and / or emission current Ie1 measured in the first measurement step performed first. By doing so, it is possible to determine the necessity of the above-described characteristic recovery.

【0127】また、電圧印加工程(特性回復駆動)の後
に、第一の測定工程をその都度行う場合には、第一の測
定工程で得られる値(If1、Ie1)自体が変動する恐れ
がある。そのため、第一の測定工程は、一度だけ行い、
この値を、第二の測定工程を行う度に得られる値(If
2、Ie2)と比較するのが望ましい。
When the first measuring step is performed each time after the voltage applying step (characteristic recovery driving), the values (If1, Ie1) obtained in the first measuring step may vary. . Therefore, the first measurement step is performed only once,
This value is referred to as a value (If) obtained each time the second measurement step is performed.
2, Ie2).

【0128】更に、上記特性回復駆動において、素子が
パルス電圧で駆動される場合には、例えばアノード電極
54に捕捉される放出電荷量が時間的に変動しないよう
に、電圧V2の印加タイミングとそのパルス幅を変える
ようにすることが好ましい。
Further, in the characteristic recovery driving, when the element is driven by a pulse voltage, for example, the application timing of the voltage V2 and the application timing of the voltage V2 are controlled so that the amount of the emitted charges captured by the anode electrode 54 does not fluctuate with time. It is preferable to change the pulse width.

【0129】尚、以上説明した本実施の形態に係る駆動
方法は、素子電流を監視(第一および第二の測定工程)
して特性回復駆動(電圧印加工程)を行うものである。
しかし、放出電流監視コントローラ58により放出電流
の増加を検知した場合に電源51に指示を与え、上記特
性回復駆動(電圧印加工程)を行うこともできる。その
場合には、上記初期素子電流If1の測定と同様にして、
初期放出電流Ieを前記第一の測定工程とすればよい。
In the driving method according to the present embodiment described above, the device current is monitored (first and second measurement steps).
Then, the characteristic recovery drive (voltage application step) is performed.
However, when the increase in the emission current is detected by the emission current monitoring controller 58, an instruction may be given to the power supply 51 to perform the characteristic recovery drive (voltage applying step). In that case, in the same manner as the measurement of the initial element current If1,
The initial emission current Ie may be used as the first measurement step.

【0130】また、素子電流監視コントローラ57と放
出電流監視コントローラ58とを併用して使用し、上記
同様の制御を行うことも可能である。
It is also possible to use the element current monitoring controller 57 and the emission current monitoring controller 58 in combination to perform the same control as described above.

【0131】素子電流と放出電流のどちらか一方が予め
設定しておいた閾値以上に増加したときに上記制御を行
うか、或は両方がある閾値以上に増加したときに制御を
行うようにすれば良い。
The above-described control is performed when one of the element current and the emission current increases above a preset threshold, or the control is performed when both increase above a certain threshold. Good.

【0132】いずれにしても、本実施の形態に係る駆動
方法によれば、必要に応じて上記電圧V2、及び又は上
記パワーP2が印加される。このため、予め決めておい
たインターバルで、駆動電圧Vfよりも高い電圧を印加
する方法に比べて、素子特性の劣化を極力抑えて、長時
間安定して素子を駆動することが可能となる。
In any case, according to the driving method of the present embodiment, the voltage V2 and / or the power P2 are applied as needed. Therefore, as compared with a method in which a voltage higher than the drive voltage Vf is applied at a predetermined interval, deterioration of element characteristics can be suppressed as much as possible, and the element can be driven stably for a long time.

【0133】図7は、本実施の形態の一例である素子電
流監視コントローラ57による処理を示すフローチャー
トである。尚、ここでは、電子放出素子からの放出電流
Ieの制御(駆動)をパルス幅で制御する場合(駆動電
圧Vfは一定)について述べる。
FIG. 7 is a flowchart showing the processing by the element current monitoring controller 57 which is an example of the present embodiment. Here, a case where the control (drive) of the emission current Ie from the electron-emitting device is controlled by the pulse width (the drive voltage Vf is constant) will be described.

【0134】まずステップS1で、測定時刻のタイミン
グかどうかを判定する。測定のタイミングである場合は
ステップS2に進み、電流計50により素子電流If2を
測定する(第二の測定工程)。そして、その測定された
素子電流If2の値を入力する。
First, in step S1, it is determined whether or not it is the timing of the measurement time. If it is the measurement timing, the process proceeds to step S2, and the element current If2 is measured by the ammeter 50 (second measurement step). Then, the value of the measured element current If2 is input.

【0135】次にステップS3に進み、その入力した素
子電流If2の値が所定の電流If1(前述した予め計測し
ておいた「初期素子電流」)よりも大きいかどうかを判
断する。このステップS3では、好ましくは、第二測定
工程で測定した素子電流If2が、予め計測しておいた
「初期素子電流If1」よりも5%以上大きいと判断され
た場合にステップS5(前述の特性回復駆動)に進むの
が好ましい。また或いは、第二測定工程で測定した素子
電流If2が、予め計測しておいた「初期素子電流If1」
よりも3%以上大きいと判断された場合にステップS5
(前述の特性回復駆動)に移行するのが更に好ましい。
Then, the process proceeds to a step S3, wherein it is determined whether or not the value of the input element current If2 is larger than a predetermined current If1 (the previously measured "initial element current"). In step S3, preferably, when it is determined that the element current If2 measured in the second measurement step is larger than the previously measured “initial element current If1” by 5% or more, step S5 (the characteristic described above) is performed. (Recovery drive). Alternatively, the element current If2 measured in the second measurement step is the “initial element current If1” measured in advance.
If it is determined that the value is 3% or more, step S5
It is more preferable to shift to (the above-described characteristic recovery driving).

【0136】ステップS3で、素子電流If2がIf1より
も大きいときはステップS5に進み、電源51の出力電
圧値を前述した電圧V2に、又は出力パワーを前述した
パワーP2にして、電源51からパルス電圧信号を発生
させて素子に印加するように制御する(前述の特性回復
駆動を行う)。一方、ステップS4で、素子電流If2の
値が所定の電流If1以下のときはステップS4に進み、
電源51の出力電圧値の変更は行わない(前述の特性回
復駆動は行わない)。
If the device current If2 is larger than If1 in step S3, the process proceeds to step S5, in which the output voltage value of the power supply 51 is set to the above-described voltage V2, or the output power is set to the above-described power P2, and the power supply 51 is pulsed. Control is performed such that a voltage signal is generated and applied to the element (the characteristic recovery drive described above is performed). On the other hand, when the value of the element current If2 is equal to or smaller than the predetermined current If1 in Step S4, the process proceeds to Step S4.
The output voltage value of the power supply 51 is not changed (the characteristic recovery drive described above is not performed).

【0137】尚、放出電流監視コントローラ58の場合
にも同様にして、ステップS3で、放出電流Ie2の値が
所定の放出電流Ie1よりも大きいかどうかを判断し、大
きいときはステップS5に、放出電流Ie1以下のときは
ステップS4に進むようにすることにより同様に制御で
きる。また、前述の特性回復駆動を、放出電流Ieの増
加に基づいて行う場合においても、第二測定工程で測定
した素子電流Ie2が、「初期放出電流Ie1」よりも5%
以上大きいと判断された場合にステップS5(前述の特
性回復駆動)に移行することが好ましい。さらには、
「初期放出電流Ie1」よりも3%以上大きいと判断され
た場合にステップS5(前述の特性回復駆動)に移行す
ることが、より好ましい。
Similarly, in the case of the emission current monitoring controller 58, it is determined in step S3 whether the value of the emission current Ie2 is larger than a predetermined emission current Ie1, and if it is larger, the flow proceeds to step S5. When the current is equal to or less than Ie1, the control can be similarly performed by proceeding to step S4. Also, in the case where the above-described characteristic recovery drive is performed based on the increase in the emission current Ie, the element current Ie2 measured in the second measurement step is 5% less than the “initial emission current Ie1”.
When it is determined that the value is larger than the above, it is preferable to shift to step S5 (the above-described characteristic recovery drive). Moreover,
It is more preferable to shift to step S5 (the above-described characteristic recovery drive) when it is determined that the current is greater than the “initial emission current Ie1” by 3% or more.

【0138】以上述べた特性回復駆動を駆動中に行うこ
とによって、電子放出特性変動の少ない、長時間に亙り
安定な電子放出素子が得られる。尚、ここでは、第二の
測定工程を、一定期間毎に行う例を示したが、素子に駆
動電圧Vfを印加する都度、第二の測定工程を行っても
良い。
By performing the above-described characteristic recovery driving during driving, it is possible to obtain an electron-emitting device that has little fluctuation in electron-emitting characteristics and is stable for a long time. Here, an example in which the second measurement step is performed at regular intervals has been described, but the second measurement step may be performed each time the drive voltage Vf is applied to the element.

【0139】次に、本実施の形態に係る駆動方法が適用
可能な電子放出素子の応用例について以下に述べる。本
実施の形態の電子放出素子を複数個基板上に配列するこ
とにより、例えば電子源或は画像形成装置が構成でき
る。
Next, application examples of the electron-emitting device to which the driving method according to the present embodiment can be applied will be described below. By arranging a plurality of electron-emitting devices of the present embodiment on a substrate, for example, an electron source or an image forming apparatus can be configured.

【0140】これら電子放出素子の配列については種々
のものが採用できる。一例として、並列に配置した多数
の電子放出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の
行を多数個配し(行方向と呼ぶ)、この配線と直交する
方向(列方向と呼ぶ)で、該電子放出素子の上方に配し
た制御電極(グリッドとも呼ぶ)により、電子放出素子
からの電子を制御駆動する梯子型の配置のものがある。
これとは別に、電子放出素子をx方向及びy方向に行列
状に複数個配し、同じ行に配された複数の電子放出素子
の電極の一方をx方向の配線に共通に接続し、同じ列に
配された複数の電子放出素子の電極の他方をy方向の配
線に共通に接続するものが挙げられる。このようなもの
を単純マトリクス配置と呼ぶ。まず単純マトリクス配置
について以下に詳述する。
Various arrangements of these electron-emitting devices can be adopted. As an example, each of a large number of electron-emitting devices arranged in parallel is connected at both ends, a large number of rows of electron-emitting devices are arranged (referred to as a row direction), and a direction perpendicular to the wiring (referred to as a column direction). There is a ladder-type arrangement in which electrons from the electron-emitting device are controlled and driven by a control electrode (also referred to as a grid) disposed above the electron-emitting device.
Separately, a plurality of electron-emitting devices are arranged in a matrix in the x-direction and the y-direction, and one of the electrodes of the plurality of electron-emitting devices arranged in the same row is commonly connected to a wiring in the x-direction. One example is one in which the other of the electrodes of the plurality of electron-emitting devices arranged in a row is commonly connected to a wiring in the y-direction. This is called a simple matrix arrangement. First, the simple matrix arrangement will be described in detail below.

【0141】本実施の形態に適用可能な電子放出素子に
ついては、前述したとおり(i)乃至(iii)の特性が
ある。即ち、電子放出素子からの放出電子は、印加され
る素子電圧が閾値電圧以上では、対向する素子電極間に
印加するパルス状電圧の波高値と幅で制御できる。一
方、閾値電圧以下では殆ど電子が放出されない。このよ
うな特性によれば、多数の電子放出素子を配置した場合
においても、個々の素子にパルス状電圧を適宜印加すれ
ば、入力信号に応じて表面伝導型放出素子を選択して電
子放出量を制御できる。
The electron-emitting device applicable to this embodiment has the characteristics (i) to (iii) as described above. That is, the emitted electrons from the electron-emitting device can be controlled by the peak value and the width of the pulse-like voltage applied between the opposing device electrodes when the applied device voltage is equal to or higher than the threshold voltage. On the other hand, below the threshold voltage, almost no electrons are emitted. According to such characteristics, even when a large number of electron-emitting devices are arranged, if a pulse-like voltage is appropriately applied to each of the devices, the surface conduction electron-emitting device is selected according to an input signal, and the electron emission amount is selected. Can be controlled.

【0142】以下、この原理に基づいて、本実施の形態
の電子放出素子を複数配して得られる電子源基板につい
て図8を用いて説明する。図8は、これら電子放出素子
をマトリクス状に配列した電子源の平面図である。
Hereinafter, based on this principle, an electron source substrate obtained by arranging a plurality of electron-emitting devices of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a plan view of an electron source in which these electron-emitting devices are arranged in a matrix.

【0143】図8において、71は電子源基板、72は
x方向配線、73はy方向配線である。74は電子放出
素子、75は結線である。尚、これら電子放出素子74
は、前述した平面型或は垂直型のどちらであってもよ
い。
In FIG. 8, reference numeral 71 denotes an electron source substrate, 72 denotes an x-direction wiring, and 73 denotes a y-direction wiring. 74 is an electron-emitting device, and 75 is a connection. Note that these electron-emitting devices 74
May be either the above-mentioned flat type or vertical type.

【0144】m本のx方向配線72は、Dx1,Dx2,
…,Dxmからなり、これら配線は真空蒸着法,印刷法,
スパッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成す
ることができる。またこれら配線の材料、膜厚、巾は、
適宜設計される。またy方向配線73は、Dy1,Dy2,
…,Dynのn本の配線よりなり、x方向配線72と同様
にして形成される。これらm本のx方向配線72とn本
のy方向配線73との間には不図示の層間絶縁層が設け
られており、この絶縁層により両者を電気的に分離して
いる(m,nは、共に正の整数)。
The m x-direction wirings 72 are Dx1, Dx2,
…, Dxm, these wirings are vacuum deposition method, printing method,
It can be made of a conductive metal or the like formed by a sputtering method or the like. The material, thickness and width of these wirings are
Designed as appropriate. Further, the y-direction wiring 73 includes Dy1, Dy2,
, Dyn and are formed in the same manner as the x-direction wiring 72. An interlayer insulating layer (not shown) is provided between the m x-directional wirings 72 and the n y-directional wirings 73, and these insulating layers electrically separate them (m, n). Are both positive integers).

【0145】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法,印刷
法,スパッタ法等を用いて形成されたSiO2等で構成
される。例えば、x方向配線72を形成した基板71の
全面或は一部に所望の形状で形成され、特に、x方向配
線72とy方向配線73の交差部の電位差に耐え得るよ
うに、それらの膜厚,材料,製法が適宜設定される。x
方向配線72とy方向配線73は、それぞれ外部端子と
して引き出されている。また、これら電子放出素子74
を構成する一対の電極(図1の2,3)のそれぞれは、
m本のx方向配線72の1つ、n本のy方向配線73の
1つに、それぞれ導電性金属等からなる結線75によっ
て電気的に接続されている。
An interlayer insulating layer (not shown) is made of SiO 2 or the like formed by using a vacuum deposition method, a printing method, a sputtering method, or the like. For example, the film is formed in a desired shape on the entire surface or a part of the substrate 71 on which the x-direction wiring 72 is formed. In particular, these films are formed so as to withstand the potential difference at the intersection of the x-direction wiring 72 and the y-direction wiring 73. The thickness, material, and manufacturing method are appropriately set. x
The direction wiring 72 and the y-direction wiring 73 are respectively drawn out as external terminals. Further, these electron-emitting devices 74
Each of a pair of electrodes (2, 3 in FIG. 1)
One of the m x-directional wirings 72 and one of the n y-directional wirings 73 are electrically connected to a connection 75 made of a conductive metal or the like.

【0146】これらx方向配線72とy方向配線73を
構成する材料、及び結線75を構成する材料及び一対の
素子電極2,3を構成する材料は、その構成元素の一部
或は全部が同一であっても、またそれぞれ異なってもよ
い。これら材料は、例えば前述の電極2,3の材料より
適宜選択される。ここで電極2,3を構成する材料と、
これら配線72,73,75の材料とが同一である場合
には、電極2,3に接続された配線は電極ということも
できる。
The material forming the x-direction wiring 72 and the y-direction wiring 73, the material forming the connection 75, and the material forming the pair of element electrodes 2 and 3 have some or all of the same constituent elements. Or each may be different. These materials are appropriately selected, for example, from the above-described materials of the electrodes 2 and 3. Here, the materials constituting the electrodes 2 and 3
When the materials of the wirings 72, 73, and 75 are the same, the wiring connected to the electrodes 2 and 3 can be called an electrode.

【0147】またx方向配線72には、x方向に配列し
た電子放出素子74の各行を選択するための走査信号を
印加する走査信号印加手段(例えば図13の走査回路1
02)が接続される。一方、y方向配線73には、y方
向に配列した電子放出素子74の各列を入力信号に応じ
て変調するための変調信号発生手段(例えば、図13の
変調回路107)が接続される。そして、各電子放出素
子に印加される駆動電圧は、当該素子に印加される走査
信号と変調信号の差電圧として供給される。
A scanning signal applying means (for example, a scanning circuit 1 shown in FIG. 13) for applying a scanning signal for selecting each row of the electron-emitting devices 74 arranged in the x direction is provided on the x-direction wiring 72.
02) is connected. On the other hand, the y-direction wiring 73 is connected to a modulation signal generating means (for example, the modulation circuit 107 in FIG. 13) for modulating each column of the electron-emitting devices 74 arranged in the y-direction according to an input signal. The driving voltage applied to each electron-emitting device is supplied as a difference voltage between a scanning signal and a modulation signal applied to the device.

【0148】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。
In the above configuration, individual elements can be selected and driven independently using a simple matrix wiring.

【0149】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図9乃至図13
を参照して説明する。
FIGS. 9 to 13 show an image forming apparatus constructed using such an electron source having a simple matrix arrangement.
This will be described with reference to FIG.

【0150】図9は、本実施の形態に係る画像形成装置
の表示パネル101の一例を示す模式図、図10(a)
(b)は図9の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式
図である。図11は、画像形成装置の製造装置の構成を
示す図、図12はフォーミング、活性化工程のための結
線図、そして図13は、NTSC方式のテレビ信号に応
じて表示を行なうための駆動回路の一例を示すブロック
図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of the display panel 101 of the image forming apparatus according to the present embodiment, and FIG.
10B is a schematic diagram of a fluorescent film used in the image forming apparatus of FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a manufacturing apparatus of the image forming apparatus, FIG. 12 is a wiring diagram for forming and activating steps, and FIG. 13 is a drive circuit for performing display according to an NTSC television signal. FIG. 4 is a block diagram showing an example of the above.

【0151】図9において、71は電子放出素子を複数
配した電子源基板、81は電子源基板71を固定したリ
アプレート、86はガラス基板83の内面に蛍光膜84
とメタルバック85等が形成されたフェースプレートで
ある。82は支持枠であり、この支持枠82には、リア
プレート81、フェースプレート86が低融点のフリッ
トガラスなどを用いて接合される。74は電子放出素子
で、図1や図20に示す電子放出素子に相当する。7
2,73のそれぞれは、電子放出素子の一対の電極と接
続されたx方向配線とy方向配線である。
In FIG. 9, reference numeral 71 denotes an electron source substrate on which a plurality of electron-emitting devices are arranged; 81, a rear plate on which the electron source substrate 71 is fixed; 86, a fluorescent film 84 on the inner surface of a glass substrate 83;
And a face plate on which a metal back 85 and the like are formed. Reference numeral 82 denotes a support frame, and a rear plate 81 and a face plate 86 are joined to the support frame 82 using low melting point frit glass or the like. Reference numeral 74 denotes an electron-emitting device, which corresponds to the electron-emitting device shown in FIGS. 7
Each of 2 and 73 is an x-direction wiring and a y-direction wiring connected to a pair of electrodes of the electron-emitting device.

【0152】外囲器88は上述の如く、フェースープレ
ート86、支持枠82、リアプレート81を具備してい
る。リアプレート81は主に基板71の強度を補強する
目的で設けられるため、基板71自体で十分な強度を持
つ場合は別体のリアプレート81を不要とすることがで
きる。即ち、基板71に直接支持枠82を封着し、フェ
ースプレート86、支持枠82及び基板71で外囲器8
8を構成しても良い。一方、フェースープレート86、
リアプレート81間にスペーサとよばれる不図示の支持
体を設置することにより、大気圧に対して十分な強度を
もつ外囲器88を構成することもできる。
The envelope 88 includes the face-plate 86, the support frame 82, and the rear plate 81 as described above. Since the rear plate 81 is provided mainly for the purpose of reinforcing the strength of the substrate 71, if the substrate 71 itself has sufficient strength, the separate rear plate 81 can be unnecessary. That is, the support frame 82 is directly sealed to the substrate 71, and the envelope 8 is formed by the face plate 86, the support frame 82 and the substrate 71.
8 may be configured. On the other hand, face-plate 86,
By providing a support (not shown) called a spacer between the rear plates 81, an envelope 88 having sufficient strength against atmospheric pressure can be formed.

【0153】図10(a)(b)は、蛍光膜の配列を示
す摸式図である。
FIGS. 10A and 10B are schematic diagrams showing the arrangement of the fluorescent films.

【0154】蛍光膜84は、モノクロームの場合は蛍光
体のみから構成することができる。カラーの蛍光膜の場
合は、蛍光体の配列によりブラックストライプ或はブラ
ックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電材91と蛍光体
92とから構成することができる。これらブラックスト
ライプ、ブラックマトリクスを設ける目的は、カラー表
示の場合、必要となる3原色蛍光体の各蛍光体92間の
塗り分け部を黒くすることで混色等を目立たなくするた
めと、蛍光膜84における外光反射によるコントラスト
の低下を抑制するためである。このブラックストライプ
の材料としては、通常用いられている黒鉛を主成分とす
る材料の他、導電性があり光の透過及び反射が少ない材
料を用いることができる。
In the case of monochrome, the fluorescent film 84 can be composed of only a phosphor. In the case of a color fluorescent film, it can be composed of a black conductive material 91 called a black stripe or a black matrix and a fluorescent material 92 depending on the arrangement of the fluorescent materials. The purpose of providing these black stripes and black matrix is to make the color separation between the phosphors 92 of the necessary three primary color phosphors black in color display so that color mixing and the like are inconspicuous. This is to suppress a decrease in contrast due to reflection of external light in the above. As a material for the black stripe, a material having conductivity and a small amount of light transmission and reflection can be used in addition to a commonly used material containing graphite as a main component.

【0155】またガラス基板83に蛍光体を塗布する方
法は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法、印刷法
等が採用できる。この蛍光膜84の内面側には、通常メ
タルバック85が設けられる。このメタルバック85を
設ける目的は、蛍光体の発光のうち内面側への光をフェ
ースプレート86側へ鏡面反射させることにより輝度を
向上させるため、電子加速電圧を印加するための電極と
して作用させるため、外囲器88内で発生した負イオン
の衝突によるダメージから蛍光体92を保護するため等
である。このメタルバック85は、蛍光膜84の作成
後、蛍光膜84の内面側表面の平滑化処理(通常、「フ
ィルミング」と呼ばれる)を行い、その後、アルミニウ
ム(Al)を真空蒸着等を用いて堆積させることで作成
できる。
As a method of applying the phosphor on the glass substrate 83, a precipitation method, a printing method, or the like can be adopted regardless of monochrome or color. Usually, a metal back 85 is provided on the inner surface side of the fluorescent film 84. The purpose of providing the metal back 85 is to improve the brightness by reflecting the light toward the inner surface side of the light emitted from the phosphor toward the face plate 86 in a mirror-like manner, and to serve as an electrode for applying an electron acceleration voltage. This is for protecting the phosphor 92 from damage due to collision of negative ions generated in the envelope 88. After the fluorescent film 84 is formed, the metal back 85 performs a smoothing process (usually called “filming”) on the inner surface of the fluorescent film 84, and then aluminum (Al) is formed by vacuum evaporation or the like. It can be created by depositing.

【0156】尚、フェースプレート86には、更に蛍光
膜84の導電性を高めるため、蛍光膜84の外面側に透
明電極(不図示)を設けてもよい。
The face plate 86 may be provided with a transparent electrode (not shown) on the outer surface of the fluorescent film 84 in order to further enhance the conductivity of the fluorescent film 84.

【0157】前述の外囲器88の封着を行う際には、カ
ラーの場合は各色蛍光体と電子放出素子とを対応させる
必要があり、十分な位置合わせが不可欠となる。
When the envelope 88 is sealed as described above, in the case of color, the phosphors of each color must correspond to the electron-emitting devices, and sufficient alignment is indispensable.

【0158】次に図9に示した表示パネル101の製造
方法の一例を以下に説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the display panel 101 shown in FIG. 9 will be described below.

【0159】図11はこの製造方法を実行する製造装置
の概要を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing an outline of a manufacturing apparatus for executing this manufacturing method.

【0160】この外囲器88は、排気管132を介して
真空チャンバ133に連結され、更にゲートバルブ13
4を介して排気装置135に接続されている。この真空
チャンバ133には、内部の圧力及び雰囲気中の各成分
の分圧を測定するために、圧力計136、四重極質量分
析器137等が取り付けられている。この表示パネル1
01の外囲器88内部の圧力などを直接測定することは
困難であるため、この真空チャンバ133内の圧力など
を測定し、処理条件を制御する。この真空チャンバ13
3には、更に必要なガスを真空チャンバ133内に導入
して雰囲気を制御するためのガス導入ライン138が接
続されている。このガス導入ライン138の他端には導
入物質源140が接続されており、導入物質がアンプル
やボンベなどに入れて貯蔵されている。また、このガス
導入ライン138の途中には、導入物質を導入するレー
トを制御するためのガス導入制御手段139が設けられ
ている。このガス導入制御手段139としては、具体的
にはスローリークバルブなど流す流量を制御可能なバル
ブや、マスフローコントローラなどが、導入物質の種類
に応じて、それぞれ使用可能である。
This envelope 88 is connected to a vacuum chamber 133 via an exhaust pipe 132,
4 is connected to the exhaust device 135. A pressure gauge 136, a quadrupole mass analyzer 137, and the like are attached to the vacuum chamber 133 to measure the internal pressure and the partial pressure of each component in the atmosphere. This display panel 1
Since it is difficult to directly measure the pressure and the like inside the envelope 88 of FIG. 01, the pressure and the like inside the vacuum chamber 133 are measured to control the processing conditions. This vacuum chamber 13
3 is connected to a gas introduction line 138 for introducing a necessary gas into the vacuum chamber 133 to control the atmosphere. An introduction substance source 140 is connected to the other end of the gas introduction line 138, and the introduction substance is stored in an ampule or a cylinder. Further, in the middle of the gas introduction line 138, a gas introduction control means 139 for controlling a rate at which the introduced substance is introduced is provided. As the gas introduction control means 139, specifically, a valve such as a slow leak valve capable of controlling the flow rate, a mass flow controller, or the like can be used according to the type of the substance to be introduced.

【0161】この図11に示す製造装置により、外囲器
88の内部を排気し、通電フォーミングを行う。この
際、例えば図12に示すように、y方向配線73を共通
電極141に接続し、x方向配線72の内の一つに接続
された素子に電源142によって、同時に電圧パルスを
印加して前述のフォーミングを行うことができる。この
電圧パルスの形状や、処理の終了の判定などの条件は、
個別素子のフォーミングについての既述の方法に準じて
選択すればよい。また、複数のx方向配線72に、位相
をずらせたパルスを順次印加(スクロール)することに
より、複数のx方向配線72に接続された素子をまとめ
てフォーミングすることも可能である。図12におい
て、143は電流測定用抵抗を、144は、電流測定用
のオシロスコープを示す。なお、このフォーミング終了
後、前述した活性化工程を必要とするタイプの素子に
は、前記活性化工程を行う。
With the manufacturing apparatus shown in FIG. 11, the inside of the envelope 88 is evacuated and energization forming is performed. At this time, for example, as shown in FIG. 12, the y-direction wiring 73 is connected to the common electrode 141, and a voltage pulse is simultaneously applied by the power source 142 to the element connected to one of the x-direction wirings 72, thereby Can be formed. Conditions such as the shape of the voltage pulse and the determination of the end of the processing are as follows.
What is necessary is just to select according to the method already described about the forming of an individual element. Further, by sequentially applying (scrolling) a pulse having a phase shifted to the plurality of x-direction wirings 72, it is possible to form the elements connected to the plurality of x-direction wirings 72 collectively. In FIG. 12, reference numeral 143 denotes a current measuring resistor, and 144 denotes a current measuring oscilloscope. After the completion of the forming, the above-described activation step is performed on the element of the type requiring the above-described activation step.

【0162】この活性化工程においては、外囲器88内
は、十分に排気した後、有機物質がガス導入ライン13
8から導入される。或は、個別素子の活性化方法として
記述のように、まず油拡散ポンプやロータリポンプで排
気し、これによって真空雰囲気中に残留する有機物質を
用いても良い。また、必要に応じて有機物質以外の物質
も導入される場合がある。このようにして形成した、有
機物質を含む雰囲気中で、各電子放出素子に電圧を印加
する。これにより、炭素或は炭素化合物、或は両者の混
合物が、フォーミングで形成した間隙6内および間隙6
の近傍の導電性膜上に堆積され、所定電圧に対する電子
放出量がドラスティックに上昇する。このときの電圧の
印加方法は、上記フォーミングの場合と同様の結線によ
り、一つのx方向配線に接続された素子に同時に電圧パ
ルスを印加すればよい。
In this activation step, after the inside of the envelope 88 is sufficiently evacuated, the organic substance is introduced into the gas introduction line 13.
Introduced from 8. Alternatively, as described in the method of activating the individual elements, first, exhaust may be performed by an oil diffusion pump or a rotary pump, and thereby, an organic substance remaining in a vacuum atmosphere may be used. In addition, substances other than organic substances may be introduced as necessary. A voltage is applied to each electron-emitting device in the atmosphere containing the organic substance formed in this manner. As a result, carbon or a carbon compound, or a mixture of both, is formed in the gap 6 and the gap 6 formed by the forming.
, And the amount of emitted electrons for a predetermined voltage drastically increases. In this case, the voltage may be applied by simultaneously applying a voltage pulse to the elements connected to one x-direction wiring by the same connection as in the above-described forming.

【0163】この活性化工程終了後は、個別素子の場合
と同様に安定化工程を行うことが好ましい。この安定化
工程では、外囲器88を加熱して、80〜250℃に保
持しながら、イオンポンプ、ソープションポンプなどの
オイルを使用しない排気装置135によりの排気管13
2を通じて排気し、有機物質の十分少ない雰囲気にした
後、排気管をバーナで熱して溶融させて封じきる。外囲
器88の封止後の圧力を維持するために、ゲッター処理
を行なうこともできる。これは、外囲器88の封止を行
う直前或は封止後に、抵抗加熱或は高周波加熱等を用い
た加熱により、外囲器88内の所定の位置(不図示)に
配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する処理で
ある。このゲッターは通常Ba等が主成分であり、該蒸
着膜の吸着作用により、外囲器88内の雰囲気を維持す
るものである。
After the activation step, a stabilization step is preferably performed as in the case of an individual element. In this stabilization step, the envelope 88 is heated and maintained at 80 to 250 ° C. while the exhaust pipe 13 by the exhaust device 135 that does not use oil, such as an ion pump or a sorption pump.
After exhausting through 2 to make the atmosphere sufficiently low in organic substances, the exhaust pipe is heated with a burner, melted and sealed. In order to maintain the pressure after the envelope 88 is sealed, a getter process may be performed. This is because the getter placed at a predetermined position (not shown) in the envelope 88 by heating using resistance heating or high-frequency heating immediately before or after the envelope 88 is sealed. Is a process of forming a vapor-deposited film by heating. This getter usually contains Ba or the like as a main component, and maintains the atmosphere in the envelope 88 by the adsorption action of the deposited film.

【0164】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネル(フラットパネルディスプレイ)
に、NTSC方式のテレビ信号に基づいたテレビジョン
表示を行うための駆動回路の構成例について図13を参
照して説明する。
Next, a display panel (flat panel display) constructed using electron sources in a simple matrix arrangement
Next, a configuration example of a driving circuit for performing television display based on an NTSC television signal will be described with reference to FIG.

【0165】図13において、101は前述した表示パ
ネル(外囲器88)、102は走査回路、103は制御
回路、104はシフトレジスタである。105はライン
メモリ、106は同期信号分離回路、107は変調信号
発生器、VxおよびVaは直流電圧源である。表示パネル
101は、前述したように行(x方向)端子Dox1乃至
Doxm、列(y方向)端子Doy1乃至Doyn、及び高圧端
子Hvを介して外部の電気回路と接続されている。行端
子Dox1乃至Doxmには、表示パネル101に設けられて
いる電子源、即ち、m行n列の行列状にマトリクス配線
された電子放出素子群を一行(n素子)ずつ順次駆動す
るための走査信号が印加される。
In FIG. 13, reference numeral 101 denotes the above-described display panel (envelope 88), 102 denotes a scanning circuit, 103 denotes a control circuit, and 104 denotes a shift register. 105 is a line memory, 106 is a synchronizing signal separation circuit, 107 is a modulation signal generator, and Vx and Va are DC voltage sources. The display panel 101 is connected to an external electric circuit via the row (x-direction) terminals Dox1 to Doxm, the column (y-direction) terminals Doy1 to Doyn, and the high-voltage terminal Hv as described above. The row terminals Dox1 to Doxm are provided with scanning for sequentially driving electron sources provided on the display panel 101, that is, electron emission element groups arranged in a matrix of m rows and n columns, one row at a time (n elements). A signal is applied.

【0166】一方、列端子Dy1乃至Dynには、走査信号
により選択された一行の電子放出素子の各素子の出力電
子を制御するための、画像信号に応じた変調信号が印加
される。また高圧端子Hvには、直流電圧源Vaより、例
えば10kVの直流電圧がフェースプレート86(図5
のアノード電極54に相当)に供給されるが、これは電
子放出素子から放出される電子に蛍光体を励起するのに
十分なエネルギーを付与するための加速電圧である。
On the other hand, to the column terminals Dy1 to Dyn, a modulation signal corresponding to an image signal for controlling output electrons of each of the electron-emitting devices in one row selected by the scanning signal is applied. A DC voltage of, for example, 10 kV from the DC voltage source Va is applied to the high-voltage terminal Hv by the face plate 86 (FIG. 5).
, Which is an acceleration voltage for applying sufficient energy to electrons emitted from the electron-emitting device to excite the phosphor.

【0167】次に、走査回路102について説明する。
この走査回路102は、内部にm個のスイッチング素子
を備えたもので(図中、S1乃至Smで模式的に示して
いる)ある。これらスイッチング素子のそれぞれは、直
流電圧源Vxの出力電圧もしくは0V(グランドレベ
ル)のいずれか一方を選択し、表示パネル101の行端
子Dx1乃至Dxmと電気的に接続している。これらS1乃
至Smの各スイッチング素子は、制御回路103が出力
する制御信号Tscan(水平同期信号)に基づいて動作す
るものであり、例えばFETのようなスイッチング素子
を組み合わせることにより構成することができる。
Next, the scanning circuit 102 will be described.
The scanning circuit 102 includes m switching elements inside (in the drawing, S1 to Sm are schematically shown). Each of these switching elements selects either the output voltage of the DC voltage source Vx or 0 V (ground level) and is electrically connected to the row terminals Dx1 to Dxm of the display panel 101. Each of the switching elements S1 to Sm operates based on a control signal Tscan (horizontal synchronization signal) output from the control circuit 103, and can be configured by combining switching elements such as FETs, for example.

【0168】直流電圧源Vxは、本実施の形態の場合に
は、表面伝導型放出素子の特性(電子放出閾値電圧)に
基づいて、選択されていない行配線に印加される電圧を
発生しており、走査されていない素子に印加される駆動
電圧(変調信号の差電圧)が、電子放出素子の放出閾値
電圧(Vth)以下となるような一定電圧を出力するよう
に設定されている。
In the case of the present embodiment, the DC voltage source Vx generates a voltage applied to the unselected row wiring based on the characteristics (electron emission threshold voltage) of the surface conduction electron-emitting device. In addition, the driving voltage (difference voltage of the modulation signal) applied to the element that is not scanned is set to output a constant voltage that is equal to or lower than the emission threshold voltage (Vth) of the electron-emitting element.

【0169】制御回路103は、外部より入力される画
像信号に基づいて適切な表示が行なわれるように各部の
動作を整合させる機能を有する。制御回路103は、同
期信号分離回路106より送られる同期信号Tsyncに基
づいて、各部に対して水平同期信号Tscan、シフトクロ
ックTsft、およびメモリラッチ信号Tmryなどの各制御
信号を発生する。
The control circuit 103 has a function of matching the operation of each unit so that an appropriate display is performed based on an externally input image signal. The control circuit 103 generates control signals such as a horizontal synchronization signal Tscan, a shift clock Tsft, and a memory latch signal Tmry for each unit based on the synchronization signal Tsync sent from the synchronization signal separation circuit 106.

【0170】同期信号分離回路106は、外部から入力
されるNTSC方式のテレビ信号から同期信号成分と輝
度信号成分とを分離するための回路で、一般的な周波数
分離(フィルタ)回路等を用いて構成できる。この同期
信号分離回路106により分離された同期信号Tsyncは
垂直同期信号と水平同期信号を含むが、ここでは説明の
便宜上、Tsync信号として図示した。またNTSCのテ
レビ信号から分離された画像の輝度信号成分は便宜上D
ATA信号として表した。このDATA信号はシフトレ
ジスタ104に入力される。
The synchronizing signal separation circuit 106 is a circuit for separating a synchronizing signal component and a luminance signal component from an NTSC television signal input from the outside, and uses a general frequency separation (filter) circuit or the like. Can be configured. Although the synchronization signal Tsync separated by the synchronization signal separation circuit 106 includes a vertical synchronization signal and a horizontal synchronization signal, it is illustrated here as a Tsync signal for convenience of explanation. The luminance signal component of the image separated from the NTSC television signal is D for convenience.
Expressed as an ATA signal. This DATA signal is input to the shift register 104.

【0171】このシフトレジスタ104は、時系列的に
シリアルに入力されるDATA信号を、画像の1ライン
毎にシリアル/パラレル変換するためのもので、制御回
路103より送られる制御信号Tsftに基づいて動作す
る(即ち、制御信号Tsftは、シフトレジスタ104の
シフトクロックとして機能している)。こうしてシリア
ル/パラレル変換された1ライン分(電子放出素子n素
子分の駆動データに相当)の画像データは、Id1乃至I
dnのn個の並列信号としてシフトレジスタ104よりラ
インメモリ105に出力される。ラインメモリ105
は、1ライン分の画像データを必要時間の間だけ記憶す
るための記憶回路であり、制御回路103より送られる
制御信号Tmryに従って、適宜、1ライン分の画像デー
タId1乃至Idnを記憶する。こうしてラインメモリ10
5に記憶された内容は、画像データI'd1乃至I'dnとし
て出力され、変調信号発生器107に入力される。
The shift register 104 is for serially / parallel-converting a DATA signal input serially in time series for each line of an image, and is based on a control signal Tsft sent from the control circuit 103. It operates (that is, the control signal Tsft functions as a shift clock of the shift register 104). The image data for one line (corresponding to the drive data for n electron-emitting devices) thus serial-parallel-converted are Id1 to Id1.
The shift register 104 outputs to the line memory 105 as n parallel signals of dn. Line memory 105
Is a storage circuit for storing image data for one line for a required time only, and stores image data Id1 to Idn for one line as appropriate according to a control signal Tmry sent from the control circuit 103. Thus, the line memory 10
5 are output as image data I′d1 to I′dn and input to the modulation signal generator 107.

【0172】変調信号発生器107は、画像データI'd
1乃至I'dnの各々に応じて電子放出素子の各々を適切に
駆動変調するための信号源であり、その出力信号は、列
端子Doy1乃至Doynを通じて表示パネル101の電子放
出素子に印加される。
The modulation signal generator 107 outputs the image data I'd
A signal source for appropriately driving and modulating each of the electron-emitting devices in accordance with each of 1 to I'dn, and an output signal thereof is applied to the electron-emitting devices of the display panel 101 through the column terminals Doy1 to Doyn. .

【0173】尚、本実施の形態における駆動電圧波形の
切換(前述の特性回復駆動)は、この変調信号発生器1
07により行われても良い。即ち、この変調信号発生器
107がパルス幅変調による変調を行う場合には、その
出力するパルス電圧の波形値を通常の駆動時には電圧V
fに設定する。そして、前述の素子電流監視コントロー
ラ57或は放出電流監視コントローラ58で、素子電流
If或いは放出電流Ieが所定値以上に増大したことが検
知されると、制御回路103を介して変調信号発生器1
07における出力電圧が前述した電圧V2又はパワーP2
になるように制御すればよい。これにより、変調信号パ
ルスがその電圧値に置換もしくは重畳される。
The switching of the drive voltage waveform (the above-described characteristic recovery drive) in the present embodiment is performed by the modulation signal generator 1.
07 may be performed. That is, when the modulation signal generator 107 performs modulation by pulse width modulation, the waveform value of the output pulse voltage is changed to the voltage V during normal driving.
Set to f. When the element current monitoring controller 57 or the emission current monitoring controller 58 detects that the element current If or the emission current Ie has increased to a predetermined value or more, the modulation signal generator 1 via the control circuit 103.
07 is the output voltage V2 or the power P2 described above.
What is necessary is just to control so that it may become. As a result, the modulation signal pulse is replaced or superimposed on the voltage value.

【0174】この変調方式についてより詳しく説明する
と、前述したように、本実施の形態に適用可能な電子放
出素子は、放出電流Ieに対して以下の基本特性を有し
ている。即ち、電子放出には明確な閾値電圧Vthがあ
り、閾値電圧Vth以上の電圧を印加された時のみ電子放
出が生じる。この電子放出閾値電圧以上の電圧に対して
は、素子への印加電圧の変化に応じて放出電流も変化す
る。このことから、本素子にパルス状の電圧を印加する
場合、例えば電子放出閾値以下の電圧を印加しても電子
放出は生じないが、電子放出閾値電圧以上の電圧を印加
する場合には電子が出力される。その際、パルスの波高
値Vmを変化させることにより出力される電子の量を制
御することが可能である。また、パルス幅Pwを変化さ
せることにより、出力される電子の総量を制御すること
が可能である。従って、入力信号に応じて、電子放出素
子を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変
調方式等が採用できる。
This modulation method will be described in more detail. As described above, the electron-emitting device applicable to the present embodiment has the following basic characteristics with respect to the emission current Ie. That is, electron emission has a clear threshold voltage Vth, and electron emission occurs only when a voltage equal to or higher than the threshold voltage Vth is applied. For a voltage equal to or higher than the electron emission threshold voltage, the emission current also changes according to the change in the voltage applied to the element. From this, when a pulse-like voltage is applied to this element, for example, when a voltage lower than the electron emission threshold is applied, electron emission does not occur, but when a voltage higher than the electron emission threshold voltage is applied, electrons are emitted. Is output. At this time, it is possible to control the amount of electrons output by changing the pulse peak value Vm. In addition, by changing the pulse width Pw, it is possible to control the total amount of the outputted electrons. Therefore, a voltage modulation method, a pulse width modulation method, or the like can be adopted as a method of modulating the electron-emitting device according to the input signal.

【0175】この電圧変調方式を実施するに際しては、
変調信号発生器107として、一定長さの電圧パルス、
及びこの電圧パルスに前述した電圧V2、或いはパワー
P2となるパルスが置換もしくは重畳されたパルスを発
生し、入力されるデータに応じて適宜パルスの波高値を
変調するような電圧変調方式の回路を用いることができ
る。
When implementing this voltage modulation method,
A voltage pulse of a fixed length as the modulation signal generator 107;
And a voltage modulation type circuit that generates a pulse in which the above-described voltage V2 or a pulse having power P2 is replaced or superimposed on the voltage pulse and modulates the peak value of the pulse appropriately according to input data. Can be used.

【0176】またパルス幅変調方式を採用した場合は、
変調信号発生器107として、一定の波高値の電圧パル
ス、及びこの電圧パルスに前述した電圧V2或いはパワ
ーP2となるパルスが置換もしくは重畳されたパルスを
発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パルスの幅
を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用いること
ができる。
When the pulse width modulation method is adopted,
The modulation signal generator 107 generates a voltage pulse having a constant peak value and a pulse obtained by replacing or superimposing the above-described voltage pulse with the voltage V2 or the pulse having the power P2, and appropriately generating a voltage according to input data. A pulse width modulation type circuit that modulates a pulse width can be used.

【0177】シフトレジスタ104やラインメモリ10
5は、デジタル信号式のものもアナログ信号式のものを
も採用できる。画像信号のシリアル/パラレル変換や記
憶が所定の速度で行なわれれば良いからである。デジタ
ル信号式を用いる場合には、同期信号分離回路106の
出力信号DATAをデジタル信号化する必要があるが、
これには同期信号分離回路106の出力部にA/D変換
器を設ければ良い。
The shift register 104 and the line memory 10
5 can be a digital signal type or an analog signal type. This is because the serial / parallel conversion and storage of the image signal may be performed at a predetermined speed. When the digital signal type is used, it is necessary to convert the output signal DATA of the synchronization signal separation circuit 106 into a digital signal.
This can be achieved by providing an A / D converter at the output of the synchronization signal separation circuit 106.

【0178】これに関連してラインメモリ105の出力
信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、変調信号
発生器107に用いられる回路が若干異なったものとな
る。即ち、デジタル信号を用いた電圧変調方式の場合、
変調信号発生器107には、例えばD/A変換回路を用
い、必要に応じて増幅回路などを付加する。またパルス
幅変調方式の場合、変調信号発生器107には、例えば
高速の発振器、及び発振器の出力する波数を計数する計
数器(カウンタ)、及び計数器の出力値と前記メモリの
出力値を比較する比較器(コンパレータ)を組み合せた
回路を用いる。必要に応じて、比較器の出力するパルス
幅変調された変調信号を表面伝導型放出素子の駆動電圧
にまで電圧増幅するための増幅器を付加することもでき
る。
In this connection, the circuit used for the modulation signal generator 107 differs slightly depending on whether the output signal of the line memory 105 is a digital signal or an analog signal. That is, in the case of the voltage modulation method using a digital signal,
For example, a D / A conversion circuit is used as the modulation signal generator 107, and an amplification circuit and the like are added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, the modulation signal generator 107 includes, for example, a high-speed oscillator, a counter for counting the number of waves output from the oscillator, and a comparison between the output value of the counter and the output value of the memory. A circuit in which a comparator (comparator) is combined is used. If necessary, an amplifier for amplifying the pulse width modulated signal output from the comparator to a driving voltage of the surface conduction electron-emitting device can be added.

【0179】またアナログ信号を用いた電圧変調方式の
場合、変調信号発生器107には、例えばオペアンプな
どを用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシ
フト回路などを付加することもできる。パルス幅変調方
式の場合には、例えば、電圧制御型発振回路(VOC)
を採用でき、必要に応じて電子放出素子の駆動電圧まで
電圧増幅するための増幅器を付加することもできる。
In the case of the voltage modulation method using an analog signal, an amplification circuit using, for example, an operational amplifier can be used as the modulation signal generator 107, and a level shift circuit or the like can be added as necessary. In the case of the pulse width modulation method, for example, a voltage controlled oscillator (VOC)
And, if necessary, an amplifier for amplifying the voltage up to the drive voltage of the electron-emitting device can be added.

【0180】このような構成をとり得る本実施の形態の
表示パネルを使用した画像表示装置においては、各電子
放出素子に、容器外の行端子Dox1乃至Doxm、列端子D
oy1乃至Doynを介して電圧を印加することにより電子放
出が生ずる。また高圧端子Hvを介してメタルバック8
5、或は透明電極(不図示)に高圧を印加し、電子を加
速する。こうして加速された電子は蛍光膜84に衝突
し、発光が生じて画像が形成される。
In the image display apparatus using the display panel according to the present embodiment having such a configuration, each of the electron-emitting devices has row terminals Dox1 to Doxm and column terminals Dx1 outside the container.
By applying a voltage via oy1 to Doyn, electron emission occurs. Metal back 8 via high voltage terminal Hv
5, or apply a high voltage to a transparent electrode (not shown) to accelerate electrons. The electrons accelerated in this way collide with the fluorescent film 84 and emit light to form an image.

【0181】ここで述べた画像形成装置の構成は、本実
施の形態に適用可能な画像形成装置の一例であり、本実
施の形態の技術思想に基づいて種々の変形が可能であ
る。入力信号については、NTSC方式を挙げたが入力
信号はこれに限られるものではなく、PAL,SECA
M方式など他、これよりも多数の走査線からなるTV信
号(例えば、MUSE方式をはじめとする高品位TV)
方式をも採用できる。
The configuration of the image forming apparatus described here is an example of an image forming apparatus applicable to the present embodiment, and various modifications can be made based on the technical idea of the present embodiment. The input signal has been described in the NTSC system, but the input signal is not limited to this, and PAL, SECA
In addition to the M system, a TV signal composed of a larger number of scanning lines (for example, a high-quality TV including the MUSE system)
A method can also be adopted.

【0182】次に、梯子型配置の電子源及びそれを用い
た画像形成装置について図14及び図15を参照して説
明する。
Next, a ladder-type electron source and an image forming apparatus using the same will be described with reference to FIGS. 14 and 15. FIG.

【0183】図14は、本実施の形態の梯子型配置の電
子源の一例を示す模式図である。
FIG. 14 is a schematic diagram showing an example of the ladder-type arrangement of the electron source according to the present embodiment.

【0184】図において、110は電子源基板、111
は電子放出素子である。Dx1〜Dx10(112)は、電
子放出素子111を接続するための共通配線である。こ
こでは電子放出素子111は基板110上に、x方向に
並列に複数個配されている(これを素子行と呼ぶ)。こ
の素子行が複数個配されて電子源を構成している。各素
子行の共通配線間に駆動電圧を印加することで、各素子
行を独立に駆動させることができる。即ち、電子を放出
させたい素子行には、電子放出閾値(Vth)以上の電圧
を、電子を放出しない素子行には、電子放出閾値以下の
電圧を印加する。各素子行間の共通配線Dx2〜Dx9は、
例えばDx2,Dx3を同一配線とすることもできる。
In the figure, reference numeral 110 denotes an electron source substrate;
Denotes an electron-emitting device. Dx1 to Dx10 (112) are common wirings for connecting the electron-emitting devices 111. Here, a plurality of electron-emitting devices 111 are arranged on the substrate 110 in parallel in the x direction (this is called an element row). A plurality of the element rows are arranged to form an electron source. By applying a drive voltage between the common wires of each element row, each element row can be driven independently. That is, a voltage equal to or higher than the electron emission threshold (Vth) is applied to an element row from which electrons are to be emitted, and a voltage equal to or lower than the electron emission threshold is applied to an element row that does not emit electrons. The common wirings Dx2 to Dx9 between the element rows are
For example, Dx2 and Dx3 can be the same wiring.

【0185】図15は、図14に示す梯子型配置の電子
源を備えた表示パネル101aの構造の一例を示す模式
図である。
FIG. 15 is a schematic diagram showing an example of the structure of the display panel 101a provided with the ladder-type electron source shown in FIG.

【0186】120はグリッド電極、121は電子が通
過するため空孔、122はDox1,Dox2,…,Doxmよ
りなる容器外行端子である。123は、グリッド電極1
20と接続されたG1,G2,…,Gnからなる容器外端
子である。図15においては、前述の図に示した部位と
同じ部位には同一の符号を付している。ここに示した表
示パネル101aと、図9に示した単純マトリクス配置
の表示パネル101との大きな違いは、電子源基板11
0とフェースプレート86の間にグリッド電極120を
備えているか否かにある。
Reference numeral 120 denotes a grid electrode, 121 denotes a hole through which electrons pass, and 122 denotes an out-of-container terminal composed of Dox1, Dox2,..., Doxm. 123 is a grid electrode 1
, Gn connected to the outside of the container. In FIG. 15, the same parts as those shown in the above-mentioned figures are denoted by the same reference numerals. The major difference between the display panel 101a shown here and the display panel 101 having the simple matrix arrangement shown in FIG.
0, and whether or not the grid electrode 120 is provided between the face plate 86.

【0187】図15において、基板110とフェースプ
レート86の間には、グリッド電極120が設けられて
いる。グリッド電極120は、電子放出素子から放出さ
れた電子を変調するためのもので、はしご型配置の素子
行と直交して設けられたストライプ状の電極に電子を通
過させるため、各素子に対応して1個ずつ円形の開口1
21が設けられている。これらグリッド電極120の形
状や、その配置位置は図15に示したものに限定される
ものではない。例えば、開口121としてメッシュ状に
多数の通過口を設けることもでき、グリッド電極120
を電子放出素子の周囲や近傍に設けることもできる。
Referring to FIG. 15, a grid electrode 120 is provided between a substrate 110 and a face plate 86. The grid electrode 120 is for modulating the electrons emitted from the electron-emitting devices, and corresponds to each element in order to allow the electrons to pass through a stripe-shaped electrode provided orthogonally to the ladder-shaped element rows. 1 circular opening 1 each
21 are provided. The shape and arrangement position of these grid electrodes 120 are not limited to those shown in FIG. For example, a large number of passage openings may be provided in a mesh shape as the opening 121, and the grid electrode 120
May be provided around or near the electron-emitting device.

【0188】容器外の行端子122およびグリッド用の
端子123のそれぞれは、例えば前述した走査回路10
2、変調信号発生器107と電気的に接続されている。
Each of the row terminal 122 and the grid terminal 123 outside the container is connected to, for example, the scanning circuit 10 described above.
2. It is electrically connected to the modulation signal generator 107.

【0189】本実施の形態の表示パネル101aでは、
素子行を一列ずつ順次駆動(走査)するのに同期して、
グリッド電極120の列に画像1ライン分の変調信号を
同時に印加する。これにより、各素子から放出される電
子の蛍光体への照射を制御し、画像を1ラインずつ表示
することができる。本実施の形態の表示パネル101a
を用いた画像形成装置は、テレビジョン放送の表示装
置、テレビ会議システムやコンピュータ等の表示装置の
他、感光性ドラム等を用いて構成された光プリンタとし
ての画像形成装置等としても用いることができる。
In the display panel 101a of the present embodiment,
In synchronization with sequentially driving (scanning) the element rows one by one,
Modulation signals for one line of an image are simultaneously applied to the columns of the grid electrodes 120. This makes it possible to control the irradiation of the phosphors with the electrons emitted from each element and display an image one line at a time. Display panel 101a of this embodiment
The image forming apparatus using the image forming apparatus may be used as an image forming apparatus as an optical printer configured using a photosensitive drum or the like, in addition to a display device for a television broadcast, a display device for a video conference system, a computer, and the like. it can.

【0190】以下、具体的な例を挙げて本実施の形態を
詳しく説明するが、本実施の形態はこれら実施例に限定
されるものではなく、本実施の形態の目的が達成される
範囲内での各要素の置換や設計変更がなされたものをも
包含する。
Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to specific examples. However, the present embodiment is not limited to these examples, but falls within a range where the object of the present embodiment is achieved. This includes the case where each element is replaced or the design is changed.

【0191】(実施例1)本実施例1では、図20に示
した電子放出素子を作成した。なお、本実施の形態に係
る駆動方法を適用した場合と、比較のために本実施の形
態を適用しなかった場合とを比較するために、2つの素
子を作成した(それぞれ素子A、素子Bと呼ぶことにす
る)。各電子放出素子の電子放出特性等について行った
実験結果について説明する。
Example 1 In Example 1, the electron-emitting device shown in FIG. 20 was manufactured. In order to compare the case where the driving method according to the present embodiment is applied and the case where the present embodiment is not applied for comparison, two elements were created (element A and element B, respectively). Will be called). The results of experiments performed on the electron emission characteristics and the like of each electron-emitting device will be described.

【0192】尚、図中のW1は電極2,3の幅、W2は
導電性膜4の幅、Lは電極2,3の間隔、dは電極2,
3の厚さを表している。また、素子A及びBそれぞれの
形状、構成、作成工程は、後に説明する安定化工程まで
同一の形状、構成、工程を用いるので、同工程までは、
特に両者を区別せずに説明する。
In the drawing, W1 is the width of the electrodes 2 and 3, W2 is the width of the conductive film 4, L is the distance between the electrodes 2 and 3, and d is the width of the electrodes 2 and 3.
3 represents the thickness. Further, since the same shape, configuration, and process of each of the elements A and B are used until the stabilization process described later, the same shape, configuration, and process are used.
In particular, the description will be made without distinguishing between the two.

【0193】以下、本実施例1で用いる各素子の製造方
法の手順を示す図21を用いて具体的に説明する。
Hereinafter, a specific description will be given with reference to FIG. 21 showing a procedure of a method of manufacturing each element used in the first embodiment.

【0194】(1)基板1として石英基板を用い、これ
を洗剤、純水及び有機溶剤を用いて十分洗浄した後、真
空蒸着法により、厚さ5nmのTi、厚さ50nmのP
tを順次堆積した。その後、電極2,3と電極間ギャッ
プLとなるべきパターンをフォトレジスト形成した後、
ドライエッチングすることで、電極2,3を作成した。
尚、電極2,3の間隔Lは3μmである(図21
(a))。
(1) A quartz substrate was used as the substrate 1, and this was sufficiently washed with a detergent, pure water and an organic solvent, and then 5 nm thick Ti and 50 nm thick P were formed by vacuum evaporation.
t were sequentially deposited. Then, after forming a pattern to be a gap L between the electrodes 2 and 3 and the photoresist,
Electrodes 2 and 3 were formed by dry etching.
The distance L between the electrodes 2 and 3 is 3 μm (FIG. 21).
(A)).

【0195】その後、導電性膜4のパターニングの目的
でリフトオフ用のCr膜(不図示)を50nmの膜厚で
真空蒸着した。このとき、導電性膜4の幅W2に対応す
るCr膜の開口部分の寸法を300μmとした。
Thereafter, a lift-off Cr film (not shown) was vacuum deposited to a thickness of 50 nm for the purpose of patterning the conductive film 4. At this time, the size of the opening of the Cr film corresponding to the width W2 of the conductive film 4 was set to 300 μm.

【0196】(2)電極2,3を形成した基板1上に、
有機パラジウム溶液(奥野製薬(株)製、ccp-4230)を
スピンナーにより回転塗布して放置することにより、有
機Pd薄膜を形成した。この後、有機Pd薄膜を300
℃で15分間大気中で加熱焼成処理し、主として、Pd
Oからなる導電性膜4を形成した。この導電性膜4の膜
厚は約7nmであった。
(2) On the substrate 1 on which the electrodes 2 and 3 are formed,
An organic palladium solution (manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd., ccp-4230) was spin-coated with a spinner and allowed to stand to form an organic Pd thin film. Thereafter, the organic Pd thin film is
Heating and baking treatment in air at 15 ° C. for 15 minutes
A conductive film 4 made of O was formed. The thickness of the conductive film 4 was about 7 nm.

【0197】その後、Cr膜を酸エッチャントによりウ
ェットエッチングし、導電性膜4をリフトオフすること
で所望のパターンを有する導電性膜4を得た(図21
(b))。
Thereafter, the Cr film was wet-etched with an acid etchant, and the conductive film 4 was lifted off to obtain a conductive film 4 having a desired pattern (FIG. 21).
(B)).

【0198】(3)次に素子A、Bとも図5の評価測定
系の真空装置55内に設置した。その後、素子電圧Vf
を印加するための電源51により電極2,3間に電圧を
印加して導電性膜4に電流を流し、第一の間隙6を形成
(フォーミング処理)した(図21(c))。このフォ
ーミング処理には、基板A、Bとも図4(b)に示した
電圧波形を用いた。
(3) Next, both the devices A and B were installed in the vacuum apparatus 55 of the evaluation and measurement system shown in FIG. Then, the device voltage Vf
A voltage was applied between the electrodes 2 and 3 by a power source 51 for applying a current, and a current was passed through the conductive film 4 to form a first gap 6 (forming process) (FIG. 21C). In this forming process, the voltage waveforms shown in FIG.

【0199】本実施例1では、図4(b)中のT1を1
m秒、T2を10m秒とし、0.1Vずつパルス波高値
を増加させながらフォーミングを行った。また、フォー
ミング処理中は、同時に、T2間に0.1Vの抵抗測定
用パルスを挿入し、抵抗を測定した。尚、フォーミング
の終了は、抵抗測定用パルスでの測定値が約1MΩ以上
になった時とし、同時に素子への電圧の印加を終了し
た。
In the first embodiment, T1 in FIG.
Forming was performed while increasing the pulse peak value by 0.1 V for m seconds and T2 of 10 ms. During the forming process, a resistance measuring pulse of 0.1 V was simultaneously inserted between T2 to measure the resistance. The forming was terminated when the measured value of the resistance measuring pulse became about 1 MΩ or more, and the application of the voltage to the element was terminated at the same time.

【0200】(4)引き続き素子A、Bとも真空装置5
5内に設置したまま、装置内に、アセトンを1.3×1
0のマイナス3乗[Pa]導入し、素子A、Bそれぞれ
の電極2,3間にパルス電圧を約30分印加して活性化
処理を行った。本実施例1では、図22(b)で示した
ように、矩形波の正電圧パルスと、極性が逆で波形およ
び電圧の絶対値が同じ負電圧のパルスを交互に印加し
た。尚、T1を1m秒、T2を10m秒とし、パルスの
波高値(絶対値)は、素子A、B双方とも15Vとし
た。
(4) Subsequently, both the devices A and B are vacuum devices 5
1.3 x 1 acetone
The activation process was performed by introducing 0 to the third power [Pa] and applying a pulse voltage between the electrodes 2 and 3 of the devices A and B for about 30 minutes. In the first embodiment, as shown in FIG. 22B, a positive pulse of a rectangular wave and a pulse of a negative voltage having a reverse polarity and the same waveform and the same absolute value of the voltage are alternately applied. Note that T1 was 1 ms, T2 was 10 ms, and the peak value (absolute value) of the pulse was 15 V for both elements A and B.

【0201】この工程により、第一の間隙6内および第
一の間隙近傍の導電性膜4上にカーボン膜10が形成さ
れ、同時に、第一の間隙6よりも幅の狭い第二の間隙7
が形成された(図21(d))。
In this step, the carbon film 10 is formed on the conductive film 4 in the first gap 6 and in the vicinity of the first gap, and at the same time, the second gap 7 having a width smaller than that of the first gap 6.
Was formed (FIG. 21D).

【0202】(5)続いて、真空容器内のアセトンを排
気後、素子部及び真空容器全体を150℃で2時間加熱
し、真空装置55内を1.3×10のマイナス6乗[P
a]とし、安定化工程を行った。
(5) Subsequently, after the acetone in the vacuum vessel was evacuated, the element section and the entire vacuum vessel were heated at 150 ° C. for 2 hours, and the inside of the vacuum device 55 was 1.3 × 10 −6 [P
a], and a stabilization step was performed.

【0203】この安定化工程後も真空度をそのまま維持
した状態で、素子A、Bの各電子放出素子の素子電流I
f、放出電流Ieを測定した。その測定条件は、アノード
電極54と電子放出素子間の距離Hを5mm、アノード
電極54の電位を1KVとした。
After the stabilization step, the device current I of each of the electron-emitting devices A and B is maintained while maintaining the degree of vacuum.
f, emission current Ie was measured. The measurement conditions were such that the distance H between the anode 54 and the electron-emitting device was 5 mm, and the potential of the anode 54 was 1 KV.

【0204】まず、素子Aに対して、図4(a)に示さ
れる波形を用い、パルス幅T1及びパルス間隔T2を、
それぞれでT1を0.2m秒、T2を10m秒として、
波高値が15Vのパルスを3パルス加え、その時の放出
電流Ieを測定した。続いて、パルス幅T1及びパルス
間隔T2を、それぞれでT1を0.2m秒、T2を10
m秒として、波高値が14Vのパルスを3パルス加え、
その時の放出電流Ieを測定した(第1の測定工程)と
ころ、15Vの波高値のパルスを印加したときと比べ
て、約40%の値であった。そこで波高値が15Vのパ
ルスを印加する場合には、前記T1の約40%のパルス
幅とすれば、1パルス当たりにアノード電極54に捕獲
される電荷が、14Vの場合とほぼ等しくなることが確
認された。
First, for the element A, the pulse width T1 and the pulse interval T2 are calculated by using the waveform shown in FIG.
Assuming that T1 is 0.2 ms and T2 is 10 ms,
Three pulses having a peak value of 15 V were applied, and the emission current Ie at that time was measured. Subsequently, the pulse width T1 and the pulse interval T2 were respectively set to T1 for 0.2 ms and T2 to 10 ms.
Assuming m seconds, three pulses with a peak value of 14 V are added,
When the emission current Ie at that time was measured (first measurement step), the value was about 40% as compared with when a pulse having a peak value of 15 V was applied. Therefore, when a pulse having a peak value of 15 V is applied, if the pulse width is about 40% of T1, the charge captured by the anode electrode 54 per pulse may be substantially equal to that in the case of 14 V. confirmed.

【0205】次に、素子A、Bについて500時間の特
性評価を行った。
Next, the characteristics of the devices A and B were evaluated for 500 hours.

【0206】駆動パルス波形は、基板A、B共に、基本
的には図4(a)に示される波形を用い、駆動電圧の波
高値Vfを14Vとした。また、パルス幅T1及びパル
ス間隔T2は、それぞれでT1を0.2m秒、T2を1
0m秒とした。
As the driving pulse waveform, the waveform shown in FIG. 4A is basically used for both the substrates A and B, and the peak value Vf of the driving voltage is set to 14V. Further, the pulse width T1 and the pulse interval T2 are respectively T1 of 0.2 ms and T2 of 1
0 ms.

【0207】尚、素子Aに対しては、素子電流Ifの上
昇を素子電流監視コントローラ57により監視した。そ
して、3%の素子電流の増加を検知したときに、電子放
出素子に素子電圧を印加するための電源51に、電圧の
波高値が15Vであるパルス1発を、駆動電圧Vfの波
高値が14Vのパルスと置き換えて印加するように指令
を出して電圧印加した(特性回復駆動)。この15Vの
波高値のパルス幅は0.2m秒の40%である0.08
m秒とした。
For the element A, an increase in the element current If was monitored by the element current monitoring controller 57. When detecting an increase in the device current of 3%, the power supply 51 for applying the device voltage to the electron-emitting device emits one pulse having a peak value of 15 V and a peak value of the drive voltage Vf. A command was issued to apply the voltage in place of the 14 V pulse, and the voltage was applied (characteristic recovery driving). The pulse width of the peak value of 15 V is 40% of 0.2 ms, that is, 0.08.
m seconds.

【0208】また、素子Bに対しては、素子Aに対して
行った上記の特性回復駆動操作を行わず、波高値が14
Vの一定パルスを印加し続けた。尚、素子A、Bに対す
る素子電流If及び放出電流Ieの測定は、共に14Vの
波高値が印加されている時点において測定した。
For the element B, the characteristic recovery driving operation performed on the element A was not performed, and the peak value was 14
The application of a constant pulse of V was continued. The device current If and the emission current Ie for the devices A and B were measured at the time when the peak value of 14 V was applied.

【0209】上述の実験により、500時間に亘る駆動
実験を行ったところ、素子Bでは約50%の素子電流I
fの増加による変動が生じたのに対して、素子Aでは上
記駆動の制御範囲内である約3%の変動しか生じなかっ
た。また、これに伴って、放出電流Ieも3%程度の変
動に留まり、極めて安定に駆動することができた。
According to the above experiment, a driving experiment was performed for 500 hours.
In contrast to the fluctuation caused by the increase in f, the element A generated only a fluctuation of about 3%, which was within the control range of the drive. In addition, the emission current Ie also fluctuated by only about 3%, and the device could be driven extremely stably.

【0210】尚、素子A、B共に、波高値が14Vであ
る場合には、素子電流Ifが増加する特性を有したが、
これは有機物質の排除が不完全であるなどの理由による
ものと考えられる。
When the peak value of each of the elements A and B is 14 V, the element current If has a characteristic of increasing.
This is considered to be due to incomplete removal of organic substances.

【0211】即ち、本実施の形態の駆動方法によれば、
有機物質の排除が不完全であるなどの理由により、素子
電流Ifの増加が見られる場合においても、長時間に亙
り極めて安定に駆動することが可能である。
That is, according to the driving method of the present embodiment,
Even when the device current If is increased due to incomplete removal of an organic substance or the like, the device can be driven extremely stably for a long time.

【0212】(実施例2)前述の実施例1と同じ工程で
安定化工程まで行い、素子Cを作成した。
Example 2 An element C was prepared by performing the same steps as in Example 1 up to the stabilization step.

【0213】安定化工程後も真空度をそのまま維持した
状態で、素子Cに電圧を印加することで素子電流If、
放出電流Ieを測定した。
By applying a voltage to the element C while maintaining the degree of vacuum as it is even after the stabilization step, the element current If,
The emission current Ie was measured.

【0214】まず、素子Cに対して、図4(a)に示さ
れる波形を用い、パルス幅T1及びパルス間隔T2を、
それぞれでT1を0.2m秒、T2を10m秒として、
波高値が15Vのパルスを3パルス加えた。そして、そ
の時の放出電流Ieを測定した。続いて、パルス幅T1
及びパルス間隔T2を、それぞれでT1を0.2m秒、
T2を10m秒として、波高値が14Vのパルスを3パ
ルス加え、その時の放出電流Ieを測定した(第1の測
定工程)。その結果、15Vの波高値のパルスを印加し
たときと比べて、約40%の値であった。そこで波高値
が15Vのパルスを印加する場合には、14Vの場合と
比較して、約40%のパルス幅とすれば、1パルス当た
りにアノード電極54に捕捉される電荷が、14Vの場
合とほぼ等しくなることが確認された。
First, for the element C, the pulse width T1 and the pulse interval T2 are calculated by using the waveform shown in FIG.
Assuming that T1 is 0.2 ms and T2 is 10 ms,
Three pulses having a peak value of 15 V were applied. Then, the emission current Ie at that time was measured. Subsequently, the pulse width T1
And the pulse interval T2, T1 is 0.2 ms each,
With T2 set to 10 ms, three pulses having a peak value of 14 V were applied, and the emission current Ie at that time was measured (first measurement step). As a result, the value was about 40% as compared with when a pulse having a peak value of 15 V was applied. Thus, when a pulse having a peak value of 15 V is applied, if the pulse width is about 40% as compared with the case of 14 V, the charge captured by the anode electrode 54 per pulse is 14 V. It was confirmed that they were almost equal.

【0215】次に、素子Cについて500時間の特性評
価を行った。
Next, the characteristics of the device C were evaluated for 500 hours.

【0216】駆動パルス波形は、基本的には図4(a)
に示される波形を用い、駆動電圧Vfの波高値を14V
とした。また、パルス幅T1及びパルス間隔T2は、基
本的にはそれぞれでT1を0.2m秒、T2を10m秒
とした。尚、素子Cに対しては、放出電流Ieの上昇を
放出電流監視コントローラ58により監視し、3%の放
出電流の増加を検知したときに、電子放出素子に素子電
圧を印加するための電源51に、電圧の波高値が15V
であるパルス1発を、駆動電圧Vfの波高値が14Vの
パルスと置き換えて印加するように指令を出し、駆動し
た(特性回復駆動)。この15Vの波高値のパルス幅は
0.2m秒の40%である0.08m秒とした。
The driving pulse waveform is basically the same as that shown in FIG.
And the peak value of the drive voltage Vf is 14 V
And The pulse width T1 and the pulse interval T2 were basically set to 0.2 ms for T1 and 10 ms for T2, respectively. For the element C, an increase in the emission current Ie is monitored by the emission current monitoring controller 58, and when an increase in the emission current of 3% is detected, a power supply 51 for applying an element voltage to the electron emission element is used. And the peak value of the voltage is 15V
A command was issued to replace and apply one pulse having a peak value of the drive voltage Vf of 14 V and drive (characteristic recovery drive). The pulse width of the peak value of 15 V was set to 0.08 msec, which is 40% of 0.2 msec.

【0217】尚、素子Cに対する素子電流If及び放出
電流Ieの測定は、共に14Vの波高値が印加されてい
る時点において測定した。
The device current If and the emission current Ie for the device C were both measured when a peak value of 14 V was applied.

【0218】上記500時間に亘る駆動実験を行ったと
ころ、素子Cでは上記駆動の制御範囲内である約3%の
放出電流の変動しか生じず、極めて安定に駆動すること
ができた。尚、素子Cにおいては、波高値が14Vであ
る場合には、素子電流Ifが増加する特性を有したが、
これは、有機物質の排除が不完全であるなどの理由によ
るものと考えられる。
When the driving experiment was performed over the above-mentioned 500 hours, in the element C, the emission current fluctuated only by about 3% within the above-mentioned driving control range, and the device C was able to be driven extremely stably. Note that the element C has a characteristic that the element current If increases when the peak value is 14 V,
This is considered to be due to reasons such as incomplete removal of organic substances.

【0219】即ち、本実施の形態の駆動方法によれば、
有機物質の排除が不完全である等の理由により、素子電
流Ifの増加が見られ、これに伴い放出電流Ieの増加が
見られる場合においても、長時間に亙り極めて安定に駆
動することが可能である。
That is, according to the driving method of the present embodiment,
Due to the incomplete removal of organic substances, etc., the device current If increases, and the emission current Ie increases accordingly. It is.

【0220】(実施例3)本実施例3では、図20に示
した電子放出素子を複数配置した電子源(図8)を用い
て、図9に示したような画像形成装置を作成した。本実
施の形態の駆動方法を通用した例を示す。
Example 3 In Example 3, an image forming apparatus as shown in FIG. 9 was prepared using an electron source (FIG. 8) in which a plurality of the electron-emitting devices shown in FIG. 20 were arranged. An example in which the driving method of the present embodiment is applied will be described.

【0221】複数の電子放出素子74がマトリクス配線
された基板71の一部の平面図を図16に示す。本実施
例3の画像形成装置の電子源は、図20に示した電子放
出素子がマトリクス状に複数個配置されたものである。
FIG. 16 is a plan view of a part of a substrate 71 on which a plurality of electron-emitting devices 74 are arranged in a matrix. The electron source of the image forming apparatus according to the third embodiment includes a plurality of the electron-emitting devices illustrated in FIG. 20 arranged in a matrix.

【0222】また、図17は、図16のA−A’断面図
を示したものである。但し、両図中で同じ番号は同一の
ものをあらわす。ここで、1は基板、72は図9のDox
mに対応するx方向配線(下配線)の一部、73は図9
のDoynに対応するy方向配線(上配線)の一部、4は
導電性膜、2,3は電極、131は層間絶縁層、132
は電極3と下配線72との電気的接続のためのコンタク
トホールである。
FIG. 17 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. However, the same numbers in both figures represent the same ones. Here, 1 is a substrate, and 72 is Dox in FIG.
Part of the x-direction wiring (lower wiring) corresponding to m, 73 is shown in FIG.
Of the y-direction wiring (upper wiring) corresponding to Doyn, 4 is a conductive film, 2 and 3 are electrodes, 131 is an interlayer insulating layer, 132
Is a contact hole for electrical connection between the electrode 3 and the lower wiring 72.

【0223】次に、この製造方法を図18及び図19を
参照し、工程順に従って具体的に説明する。 (工程−a)清浄化した青板ガラス上に厚さ0.5μm
のシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した基板1上にホ
トレジスト(RD−2000N:日立化成社製)をスピ
ンナにより回転塗布、ベークした後、ホトマスク像を露
光、現像して、下配線72のレジストパターンを形成す
る。その後、真空蒸着により厚さ20nmのCr、厚さ
600nmのCu、厚さ50nmのCrを順次積層し、
リフトオフによりCr/Cu/Crからなる下配線72
を形成する(図18(a))。 (工程−b)次に厚さ1.0μmのシリコン酸化膜から
なる層間絶縁層131をRFスパッタ法により堆積する
(図18(b))。 (工程−c)工程bで堆積したシリコン酸化膜にコンタ
クトホール132を形成するためのホトレジストパター
ンを作り、これをマスクとして層間絶縁層131をエッ
チングしてコンタクトホール132を形成する。エッチ
ングはCF4とH2ガスを用いたRIE(Reactive Ion Et
ching)法によった(図18(c))。 (工程−d)その後、電極2,3と、電極2,3間のギ
ャップがLとなるべきパターンをホトレジスト(RD−
2000N日立化成社製)で形成し、真空蒸着法によ
り、厚さ5nmのTi、厚さ50nmのPtを順次堆積
した。このホトレジストパターンを有機溶剤で溶解し、
Pt/Ti堆積膜をリフトオフし、電極間隔Lは10μ
mとし、電極の幅W1を200μmを有する電極2,3
を形成した(図18(d))。 (工程−e)厚さ5nmのTi、厚さ1μmのAuを順
次真空蒸着により堆積し、上配線73のホトレジストパ
ターンを形成した後、ウェットエッチングによりAu
を、ドライエッチングによりTiの、それぞれ不要の部
分を除去して、Au/Tiからなる上配線73を形成し
た(図19(e))。 (工程−f)本工程に関わる電子放出素子の導電性膜4
のマスクは、電極間ギャップL及びこの近傍に開口を有
するマスクであり、このマスクにより膜厚100nmの
Cr膜133を真空蒸着により堆積・パターニングし、
そのうえに有機Pd(ccp-4230奥野製薬(株)製)をス
ピンナにより回転塗布、300℃で10分間の加熱焼成
処理をした(図19(f))。また、こうして形成され
た主元素としてPdよりなる導電性膜4の膜厚は10n
m、シート抵抗値は5×10の4乗[Ω/□]であっ
た。 (工程−g)Cr膜133および焼成後の導電性膜4を
酸エッチャントによりエッチングして所望のパターンを
形成した(図19(g))。 (工程−h)全面にレジストを塗布して、マスクを用い
て露光の後現像し、コンタクトホール132部分のみレ
ジストを除去した。この後、真空蒸着により、厚さ5n
mのTi、厚さ1μmのAuを順次真空蒸着により堆積
し、リフトオフにより不要の部分を除去することによ
り、コンタクトホール132を埋め込んだ(図19
(h))。
Next, this manufacturing method will be specifically described in the order of steps with reference to FIGS. (Step-a) 0.5 μm thick on clean blue sheet glass
A photoresist (RD-2000N: manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) is spin-coated and baked on a substrate 1 on which a silicon oxide film is formed by sputtering, and then a photomask image is exposed and developed to form a resist pattern of the lower wiring 72. To form After that, Cr having a thickness of 20 nm, Cu having a thickness of 600 nm, and Cr having a thickness of 50 nm are sequentially laminated by vacuum evaporation,
Lower wiring 72 made of Cr / Cu / Cr by lift-off
Is formed (FIG. 18A). (Step-b) Next, an interlayer insulating layer 131 made of a silicon oxide film having a thickness of 1.0 μm is deposited by RF sputtering (FIG. 18B). (Step-c) A photoresist pattern for forming the contact hole 132 is formed in the silicon oxide film deposited in the step b, and the interlayer insulating layer 131 is etched using the photoresist pattern as a mask to form the contact hole 132. Etching is performed using RIE (Reactive Ion Et) using CF4 and H2 gas.
ching) method (FIG. 18 (c)). (Step-d) Thereafter, a pattern in which the gap between the electrodes 2 and 3 and the electrodes 2 and 3 is to be L is formed by photoresist (RD-RD).
2000N manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), and 5 nm thick Ti and 50 nm thick Pt were sequentially deposited by a vacuum evaporation method. Dissolve this photoresist pattern with an organic solvent,
The Pt / Ti deposited film is lifted off, and the electrode interval L is 10 μm.
m, and electrodes 2 and 3 having an electrode width W1 of 200 μm.
Was formed (FIG. 18D). (Step-e) Ti having a thickness of 5 nm and Au having a thickness of 1 μm are sequentially deposited by vacuum evaporation to form a photoresist pattern of the upper wiring 73, and then Au is formed by wet etching.
Then, unnecessary portions of Ti were removed by dry etching to form an upper wiring 73 made of Au / Ti (FIG. 19E). (Step-f) Conductive film 4 of electron-emitting device involved in this step
Is a mask having an interelectrode gap L and an opening in the vicinity thereof, and a Cr film 133 having a thickness of 100 nm is deposited and patterned by vacuum deposition using this mask.
Further, organic Pd (ccp-4230 manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) was spin-coated with a spinner and baked at 300 ° C. for 10 minutes (FIG. 19F). The conductive film 4 made of Pd as a main element thus formed has a thickness of 10 n.
m, and the sheet resistance value was 5 × 10 4 Ω / □. (Step-g) The Cr film 133 and the baked conductive film 4 were etched with an acid etchant to form a desired pattern (FIG. 19 (g)). (Step-h) A resist was applied to the entire surface, developed after exposure using a mask, and the resist was removed only in the contact hole 132 portion. After that, by vacuum evaporation, a thickness of 5 n
The contact hole 132 was buried by sequentially depositing Ti of m and Au of 1 μm in thickness by vacuum evaporation, and removing unnecessary portions by lift-off (FIG. 19).
(H)).

【0224】以上の工程により、絶縁性基板1上に、複
数の導電性膜が、下配線72と上配線73により単純マ
トリクス配線された、フォーミング前の電子源基板71
を形成した。
According to the above steps, a plurality of conductive films are formed on the insulating substrate 1 by simple matrix wiring with the lower wiring 72 and the upper wiring 73, and the electron source substrate 71 before forming is formed.
Was formed.

【0225】続いて、上記電子源を用いて画像形成装置
(フラットパネルディスプレイ)を作成した。この作成
手順を図9及び図10を参照して以下に説明する。 (工程−i)フェースプレート86を、以下のように作
成した。洗浄化されたガラス基体83上に、スパッタリ
ング法により酸化スズ−酸化インジウム(ITO)薄膜
を作成し、(不図示)その上に、印刷法により蛍光膜8
4を作成した。このITO薄膜は後述するように、電子
放出素子からの放出電子を引き出すために電位を与える
ためのものである。尚、蛍光膜84は、ストライプ状の
蛍光体(R,G,B)92と黒色導電材(ブラックスト
ライプ)91とが交互に配列された図10(a)に示さ
れる蛍光膜とした。更に、この蛍光膜84の作成後、そ
の蛍光膜84の内面側表面の平滑化処理(通常フィルミ
ングと呼ばれる)を行い、蛍光膜84の上に、Al薄膜
からなるメタルバック85をスパッタリング法により5
0nmの厚さになるように成膜した。以上の工程によ
り、フェースプレート86を作成した。 (工程−j)多数のフォーミング前の電子放出素子を作
成した電子源基板71を固定してリアプレート81とし
た後、電子源基板71の約5mm上方に、フェ−スプレ
ート86を支持枠82を介して配置し、フェースプレー
ト86、支持枠82、リアプレート81の接合部にフリ
ットガラスを塗布し、大気中で400℃で10分焼成す
ることで封着した。尚、この封着を行うにあたり、カラ
ー表示を正しく再現するため、各色蛍光体と電子放出素
子との十分な位置合わせを行った。
Subsequently, an image forming apparatus (flat panel display) was prepared using the above-mentioned electron source. This creation procedure will be described below with reference to FIGS. (Step-i) The face plate 86 was prepared as follows. On the cleaned glass substrate 83, a tin oxide-indium oxide (ITO) thin film is formed by a sputtering method (not shown), and a fluorescent film 8 is formed thereon by a printing method.
4 was created. As will be described later, the ITO thin film is for applying a potential to extract electrons emitted from the electron-emitting device. The fluorescent film 84 was a fluorescent film shown in FIG. 10A in which stripe-shaped phosphors (R, G, B) 92 and black conductive materials (black stripes) 91 were alternately arranged. Further, after the phosphor film 84 is formed, a smoothing process (usually called filming) of the inner surface of the phosphor film 84 is performed, and a metal back 85 made of an Al thin film is formed on the phosphor film 84 by a sputtering method. 5
The film was formed to have a thickness of 0 nm. Through the above steps, the face plate 86 was prepared. (Step-j) After fixing the electron source substrate 71 on which a large number of electron-emitting devices before forming are formed to form a rear plate 81, a face plate 86 is supported by a supporting frame 82 about 5 mm above the electron source substrate 71. Then, frit glass was applied to the joint between the face plate 86, the support frame 82, and the rear plate 81, and was baked at 400 ° C. in the air for 10 minutes to seal the glass. In performing the sealing, sufficient alignment between the phosphors of each color and the electron-emitting devices was performed in order to correctly reproduce color display.

【0226】続いて外囲器内の電子放出素子などに施す
処理について説明する。 (工程−k)以上のようにして完成した外囲器88を、
図11に示したような真空排気装置に接続し、外囲器8
8内の雰囲気を排気管132を通じ真空ポンプにて排気
した。
Next, a process performed on the electron-emitting device in the envelope will be described. (Step-k) The envelope 88 completed as described above is
Connected to a vacuum exhaust device as shown in FIG.
The atmosphere in 8 was exhausted by a vacuum pump through an exhaust pipe 132.

【0227】尚、図11において、表示パネル101は
排気管132を介して真空チャンバ133に接続され、
この真空チャンバ133には排気装置135が接続され
ており、その間にゲートバルブ134が設けられてい
る。また、この真空チャンバ133には圧力計136、
四重極型質量分析器(Q−MS)137が取り付けられ
ており、内部の圧力および、残留ガスの各分圧をモニタ
することができる。外囲器88内の圧力は直接測定する
ことが困難なので、真空チャンバ133の圧力とガス分
圧を、便宜上、外囲器内の圧力(或はガス分圧)とみな
している。排気装置135はソープションポンプとイオ
ンポンプとからなる超高真空用排気装置である。真空チ
ャンバ133には、複数のガス導入装置が接続されてお
り、図では導入物質源140を入れるボンベ或はアンプ
ル、およびガス導入制御装置(電磁弁など)139、ガ
ス導入ライン138は1種類ずつしか描かれていない
が、実際には複数のガス導入経路が確保され、数種類の
ガスを外囲器内に導入することができる。ガス導入制御
手段139は、導入物質の種類、流量、必要な制御精度
などに応じて、電磁弁、ニードルバルブ、マスフローコ
ントローラ、スローリークバルブなどが用いられる。
In FIG. 11, the display panel 101 is connected to a vacuum chamber 133 via an exhaust pipe 132.
An exhaust device 135 is connected to the vacuum chamber 133, and a gate valve 134 is provided therebetween. Further, a pressure gauge 136 is provided in the vacuum chamber 133.
A quadrupole mass spectrometer (Q-MS) 137 is attached, and the internal pressure and each partial pressure of the residual gas can be monitored. Since it is difficult to directly measure the pressure in the envelope 88, the pressure in the vacuum chamber 133 and the gas partial pressure are regarded as the pressure (or gas partial pressure) in the envelope for convenience. The exhaust device 135 is an ultra-high vacuum exhaust device including a sorption pump and an ion pump. A plurality of gas introduction devices are connected to the vacuum chamber 133. In the figure, a cylinder or an ampule for introducing the introduction material source 140, a gas introduction control device (such as a solenoid valve) 139, and one gas introduction line 138 are provided. Although only the drawing is illustrated, a plurality of gas introduction paths are actually secured, and several kinds of gases can be introduced into the envelope. As the gas introduction control unit 139, an electromagnetic valve, a needle valve, a mass flow controller, a slow leak valve, or the like is used according to the type of the substance to be introduced, the flow rate, the required control accuracy, and the like.

【0228】このようにして外囲器88を排気装置13
5で排気し、十分な真空度に達した後、外囲器外端子D
xo1乃至DoxmとDoy1乃至Doynを通じ電子放出素子74
の電極2,3間に電圧を印加し各導電性膜4に電流を流
した。この工程により、各導電性膜4の一部に間隙6が
形成された(フォーミング処理を行なった)。フォーミ
ング処理の電圧波形は、図4(b)に示すような矩形波
パルスで、波高値を徐々に上昇させた。本実施例ではT
1を1m秒、T2を10m秒とし、三角波パルスの間
に、波高値0.1Vの矩形波パルスを挿入して電流を測
ることで選択した配線の抵抗を測定した。そして、抵抗
値が1素子あたり1MΩを超えたところで選択ラインの
フォーミング処理を終了し、次の配線に同様の処理を施
した。このような手順で、フォーミング処理をすべての
配線(即ち電子放出素子)に対して行った。 (工程−l)次に、導入物質源140よりアセトンをス
ローリークバルブを通して外囲器内に導入し、1.3×
10のマイナス3乗[Pa]を維持した。前述実施例1と同
様に、パルス波形は矩形波で、波高値15Vのパルスを
選択ラインに印加した。本実施例3では、素子電流If
を測定しながら、活性化処理を行った。以上のようにフ
ォーミング、活性化処理を行い、電子源基板を作成し
た。 (工程−m)続いて安定化処理を行った。安定化処理
は、外囲器88全体を約200℃で2時間加熱しながら
真空排気することで行った。 (工程−n)次に、排気管をガスバーナで熱することで
溶着し外囲器の封止を行った。
In this manner, the envelope 88 is connected to the exhaust device 13.
After exhausting at 5 and reaching a sufficient degree of vacuum, the outer terminal D
Electron emission device 74 through xo1 to Doxm and Doy1 to Doyn
A voltage was applied between the electrodes 2 and 3 to flow a current through each conductive film 4. By this step, a gap 6 was formed in a part of each conductive film 4 (forming processing was performed). The voltage waveform of the forming process was a rectangular wave pulse as shown in FIG. 4B, and the peak value was gradually increased. In this embodiment, T
1 was set to 1 ms, T2 was set to 10 ms, and the resistance of the selected wiring was measured by inserting a rectangular wave pulse having a peak value of 0.1 V between triangular wave pulses and measuring the current. When the resistance value exceeded 1 MΩ per element, the forming processing of the selected line was terminated, and the same processing was performed on the next wiring. With such a procedure, the forming process was performed on all the wirings (that is, the electron-emitting devices). (Step-1) Next, acetone was introduced from the introduced substance source 140 through the slow leak valve into the envelope, and 1.3 ×
10 minus 3 [Pa] was maintained. As in the first embodiment, the pulse waveform was a rectangular wave, and a pulse having a peak value of 15 V was applied to the selected line. In the third embodiment, the device current If
The activation treatment was performed while measuring. As described above, the forming and the activation treatments were performed, and an electron source substrate was formed. (Step-m) Subsequently, a stabilization treatment was performed. The stabilization process was performed by evacuating the entire envelope 88 while heating it at about 200 ° C. for 2 hours. (Step-n) Next, the exhaust pipe was welded by heating with a gas burner, and the envelope was sealed.

【0229】最後に、封止後の真空度の維持を更に確実
にするため、フェースプレート86側の画像表示領域外
に設けられたBaゲッターを高周波加熱法で蒸発させ
た。
Finally, in order to further maintain the degree of vacuum after sealing, the Ba getter provided outside the image display area on the face plate 86 side was evaporated by a high frequency heating method.

【0230】以上のように完成した本実施例の画像表示
装置において、不図示の信号発生手段から容器外瑞子D
x1乃至Dxmを通じて走査信号を各電子放出素子に印加
し,またDy1乃至Dynを通じて変調信号を各電子放出素
子に印加することにより、電子を放出させた。
In the image display device of the present embodiment completed as described above, the signal generating means (not shown) supplies
Electrons were emitted by applying a scanning signal to each electron-emitting device through x1 to Dxm and applying a modulation signal to each electron-emitting device through Dy1 to Dyn.

【0231】そして同時に、高圧端子Hvを通じ、メタ
ルバック85、或は透明電極(ITO)に数KV以上の
高圧を印加し、放出された電子を加速し、蛍光膜84に
衝突させ、励起・発光させることで画像を表示した。
At the same time, a high voltage of several KV or more is applied to the metal back 85 or the transparent electrode (ITO) through the high voltage terminal Hv, and the emitted electrons are accelerated to collide with the fluorescent film 84 to excite and emit light. The image was displayed.

【0232】次に本実施例3の駆動方法を行った。Next, the driving method of the third embodiment was performed.

【0233】まず、各電子放出素子に印加される電圧パ
ルスの波高値を15Vとして、全素子が順次駆動される
ように、容器外端子Dx1乃至Dxmに接続される電子放出
素子群の各ラインを順次駆動し、その時の放出電流の最
大値を測定した。続いて、波高値を14Vとして上記と
同様に放出電流の最大値を測定した(第一の測定工程)
ところ、各ラインとも、15Vとしたときの約40%で
あった。そこで波高値が15Vのパルスを印加する場合
には、14Vの場合と比較して、約40%のパルス幅と
すれば、単位時間当たりにアノード電極に捕獲される電
荷がほぼ等しくなることが確認された。続いて、300
時間の特性評価を行った。
First, by setting the peak value of the voltage pulse applied to each electron-emitting device to 15 V, each line of the electron-emitting device group connected to the external terminals Dx1 to Dxm is driven so that all the devices are sequentially driven. They were sequentially driven, and the maximum value of the emission current at that time was measured. Then, the peak value was set to 14 V, and the maximum value of the emission current was measured in the same manner as described above (first measurement step).
However, each line was about 40% at 15 V. Therefore, when a pulse having a peak value of 15 V is applied, if the pulse width is about 40% as compared with the case of a pulse voltage of 14 V, it is confirmed that the charges captured by the anode electrode per unit time are almost equal. Was done. Then, 300
Time characteristics were evaluated.

【0234】この場合のパルス波形は矩形波を用い、基
本的には駆動電圧Vfの波高値を14Vで一定とし、パ
ルス幅を変えることで階調表示を行った。また、放出電
流Ieの上昇は、放出電流監視コントローラ58により
監視し、最大で3%以上の放出電流の増加を検知したと
きに、波高値が15Vであるパルス1発を、駆動電圧V
fの波高値が14Vのパルスと置き換えて各素子に印加
した(特性回復駆動)。この15Vの波高値のパルス幅
は14Vのパルス印加時の40%である。このため、表
示される画像に輝度バラツキなどを発生させずに、特性
回復駆動を行うことができる。尚、放出電流Ieの測定
は、14Vの波高値が印加されている時点において測定
した。
In this case, a rectangular waveform was used as the pulse waveform, and the peak value of the driving voltage Vf was basically kept constant at 14 V, and gradation display was performed by changing the pulse width. The rise of the emission current Ie is monitored by the emission current monitoring controller 58. When an increase in the emission current of 3% or more is detected at the maximum, one pulse having a peak value of 15V is generated by the drive voltage V
The peak value of f was applied to each element in place of a 14 V pulse (characteristic recovery drive). The pulse width of the peak value of 15V is 40% of that when the pulse of 14V is applied. For this reason, the characteristic recovery drive can be performed without causing a luminance variation or the like in the displayed image. The emission current Ie was measured when a peak value of 14 V was applied.

【0235】上記300時間の特性評価の結果、放出電
流の時間変化が小さく、良好な画像が表示された。
As a result of the above-mentioned characteristic evaluation for 300 hours, a change in emission current with time was small, and a good image was displayed.

【0236】(実施例4)本実施例4では、フラットパ
ネルディスプレイを作成した。尚、本実施例のフラット
パネルディスプレイを構成する表示パネル101は、前
述の実施例3(工程-aから工程-n)と同様に作成した
(図9)。
Example 4 In Example 4, a flat panel display was manufactured. The display panel 101 constituting the flat panel display of this embodiment was created in the same manner as in the above-described third embodiment (step-a to step-n) (FIG. 9).

【0237】以下に、本実施例4での駆動方法を説明す
る。本実施例4の駆動回路を図23に示す。本図におい
て図13に示した基本駆動回路と同一の部品については
同じ番号を付与してある。
The driving method according to the fourth embodiment will be described below. FIG. 23 shows a drive circuit according to the fourth embodiment. In this figure, the same parts as those of the basic drive circuit shown in FIG. 13 are given the same numbers.

【0238】図中、101は前述の表示パネルで、端子
Dox1からDoxm及びDoy1からDoynを介して外部の電気
回路と接続されている。またフェースプレート上の高圧
端子Hvも外部の高圧電源Vaに接続されている。このう
ち端子Dox1からDoxmには前述のパネル内に設けられて
いるマルチ電子源、即ち、m行n列の行列状にマトリッ
クス配線された電子放出素子群を1行ずつ順次駆動して
ゆくための走査信号が印加される。一方、端子Doy1か
らDoynには前記走査信号により選択された一行の電子
放出素子の各素子の出力電子ビームを制御するための変
調信号が印加される。
In the figure, reference numeral 101 denotes the above-mentioned display panel, which is connected to an external electric circuit via terminals Dox1 to Doxm and Doy1 to Doyn. The high voltage terminal Hv on the face plate is also connected to an external high voltage power supply Va. The terminals Dox1 to Doxm are used to sequentially drive the electron-emitting devices provided in the panel, that is, the electron-emitting devices arranged in a matrix of m rows and n columns, one row at a time. A scanning signal is applied. On the other hand, to the terminals Doy1 to Doyn, a modulation signal for controlling the output electron beam of each of the electron-emitting devices in one row selected by the scanning signal is applied.

【0239】次に、走査回路102について説明する。
同回路は、内部にm個のスイッチング素子を備えるもの
で、各スイッチング素子は、直流電圧源Vxの出力電圧
もしくは0[V](グランドレベル)のいずれか一方を選
択し、表示パネル101の端子Dox1ないしDoxmと電気
的に接続するものである。各スイッチング素子は、制御
回路103が出力する制御信号Tscanに基づいて動作す
るものだが、実際には例えばFETのようなスイッチン
グ素子を組み合わせる事により容易に構成する事が可能
である。
Next, the scanning circuit 102 will be described.
This circuit includes m switching elements inside, and each switching element selects either the output voltage of the DC voltage source Vx or 0 [V] (ground level), and the terminal of the display panel 101. It is electrically connected to Dox1 to Doxm. Each switching element operates based on the control signal Tscan output from the control circuit 103. However, in practice, it can be easily configured by combining switching elements such as FETs.

【0240】尚、前記直流電圧源Vxは、本実施例4の
場合には前記図6で例示した表面伝導型放出素子の特性
(電子放出閾値電圧Vthが実際には8[V]であった)に
もとずき、走査されていない素子に印加される駆動電圧
が電子放出閾値電圧以下となるよう、7[V]の一定電圧
を出力するよう設定されている。
In the case of the fourth embodiment, the DC voltage source Vx has the characteristics of the surface conduction electron-emitting device illustrated in FIG. 6 (the electron emission threshold voltage Vth was actually 8 [V]). ), A constant voltage of 7 [V] is set to be output so that the driving voltage applied to the unscanned element is equal to or lower than the electron emission threshold voltage.

【0241】引き続き入力された画像信号の流れについ
て説明する。
Next, the flow of the input image signal will be described.

【0242】入力されたコンポジット画像信号をデコー
ダ110で3原色の輝度信号及び水平、垂直同期信号
(ここでは説明の都合上、両者を併せて同期信号Tsync
として表した)に分離される。また、制御回路103
は、外部より入力する画像信号に基づいて適切な表示が
行なわれるように各部の動作を整合させる働きをもつも
のである。この同期信号Tsyncに基づいて、各部に対し
てTad,Tps,TscanおよびTsftおよびTmry及びTmo
d,Tv’,Tv,Tmesの各制御信号を発生する。
The input composite image signal is converted by a decoder 110 into a luminance signal of three primary colors and a horizontal and vertical synchronizing signal (for the sake of explanation, the synchronizing signal Tsync
). Also, the control circuit 103
Has a function of coordinating the operation of each part so that an appropriate display is performed based on an image signal input from the outside. Based on this synchronization signal Tsync, Tad, Tps, Tscan and Tsft and Tmry and Tmo
The control signals d, Tv ', Tv, and Tmes are generated.

【0243】一方、3原色の輝度信号は、ADC(アナ
ログ−デジタル変換器)111に入力されて、サンプリ
ングクロックTadによるタイミングでそれぞれ8ビット
のデジタル信号に変換される。この時のビット数は、表
示する画像の必要な階調数(色数)に応じて決められる
もので本実施例4においては、RGB各色256階調
(約1670万色)を実現するため8ビットに決定し
た。こうして変換されたデジタルの輝度信号は、前述の
フェースプレート上の蛍光体の画素配列に応じた順番に
変換されるためにP/S(パラレル/シリアル)変換回
路112に入力される。シリアル変換されたデータ(8
ビット)は、乗算切り換え回路115を通してシフトレ
ジスタ104に入力される。この乗算切り換え回路11
5については後述する。
On the other hand, the luminance signals of the three primary colors are input to an ADC (analog-digital converter) 111 and are converted into 8-bit digital signals at the timing of the sampling clock Tad. The number of bits at this time is determined according to the required number of gradations (the number of colors) of the image to be displayed. In the fourth embodiment, the number of bits is 8 in order to realize 256 gradations of each RGB color (about 16.7 million colors). Bit decided. The digital luminance signal thus converted is input to a P / S (parallel / serial) conversion circuit 112 because it is converted in the order according to the pixel arrangement of the phosphor on the face plate. Serialized data (8
) Is input to the shift register 104 through the multiplication switching circuit 115. This multiplication switching circuit 11
5 will be described later.

【0244】シフトレジスタ104は、時系列的にシリ
アルに入力される前記デジタル信号を、画像の1ライン
毎にシリアル/パラレル変換するためのもので、前記制
御回路103より送られる制御信号Tsftに基づいて基
づいて動作する(即ち、制御信号Tsftは、シフトレジ
スタ104のシフトクロックであると言い換えても良
い)。シリアル/パラレル変換された画像1ライン分
(電子放出素子n素子分の駆動データに相当する)のデ
ータは、Id1ないしIdnのn個の並列信号として前記シ
フトレジスタ104より出力される。
The shift register 104 is for serially / parallel converting the digital signal input serially in time series for each line of an image, and is based on a control signal Tsft sent from the control circuit 103. (Ie, the control signal Tsft may be a shift clock of the shift register 104). The data of one line of the image subjected to the serial / parallel conversion (corresponding to the drive data of n electron-emitting devices) is output from the shift register 104 as n parallel signals Id1 to Idn.

【0245】ラインメモリ105は、画像1ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶するための記憶部であ
り、制御回路103より送られる制御信号Tmryに従っ
て適宜Id1ないしIdnの内容を記憶する。これら記憶さ
れた内容は、Id'1ないしId'nとして出力されパルス幅
変調回路106に入力される。
The line memory 105 is a storage unit for storing data for one line of an image for a required time only, and stores the contents of Id1 to Idn as appropriate according to a control signal Tmry sent from the control circuit 103. These stored contents are output as Id'1 to Id'n and input to the pulse width modulation circuit 106.

【0246】パルス幅変調回路107は、前記画像デー
タId'1ないしId'nの各々に応じた時間幅のパルスを発
生するためのものであり、その出力は端子Id''1ないし
Id''nを通じてスイッチ108のゲートに接続される。
そして、制御回路103からのタイミング信号Tmodに
合わせて、データに応じたパルス幅の電圧信号を出力す
る。この内部の構成を図24を用いて説明する。401
はダウンカウンタで、列配線数分n個が並んでおり、デ
ータ入力端子はそれぞれラインメモリ105からのデー
タ線Id'1〜Id'nに接続されている。また、データロー
ド端子LDは共通配線され、制御回路103からの信号
Tmodに接続されている。これによりTmodのタイミング
に合わせてカウントダウンデータがId'1〜Id'nよりロ
ードされる。カウンタのクロックclkもやはり共通配
線されており、内部のカウントダウンクロック発生回路
402のクロック出力Pclkに接続されている。また、
クロック発生回路402のクロックはTmodによりリセ
ットされて発生する。Pclkの周波数は、Tmod信号のカ
ウンタのカウント数倍(本実施例4に於いては8ビット
カウンタのため256)以上が必要であるが、本実施例
4に於いては各選択切り替え時間を考慮して260倍に
設定した。これらの設定によりダウンカウンタ401
は、信号Tmodのタイミングによりデータがロードされ
ると同時にカウンタクロックPclkによりカウントダウ
ンされ、そのカウント値が“0”になった時にclr信
号が真(5V)になる。この信号はスイッチ108のゲ
ート端子により電圧源の出力をスイッチすることになる
ので、この時刻に対応する列配線への電圧の印加がされ
ることになり、パルス幅変調が実現される。
The pulse width modulation circuit 107 is for generating a pulse having a time width corresponding to each of the image data Id'1 to Id'n, and the output is a terminal Id "1 to Id". Connected to the gate of the switch 108 through n.
Then, a voltage signal having a pulse width corresponding to the data is output in accordance with the timing signal Tmod from the control circuit 103. The internal configuration will be described with reference to FIG. 401
Numeral denotes a down counter, and n rows are arranged for the number of column wirings. Data input terminals are connected to data lines Id′1 to Id′n from the line memory 105, respectively. The data load terminal LD is commonly wired and connected to a signal Tmod from the control circuit 103. Thereby, the countdown data is loaded from Id'1 to Id'n in accordance with the timing of Tmod. The counter clock clk is also commonly wired, and is connected to the clock output Pclk of the internal countdown clock generation circuit 402. Also,
The clock of the clock generation circuit 402 is generated by being reset by Tmod. The frequency of Pclk must be equal to or more than the count of the counter of the Tmod signal (256 in the fourth embodiment because of the 8-bit counter). However, in the fourth embodiment, each selection switching time is taken into consideration. And set it to 260 times. With these settings, the down counter 401
Is counted down by the counter clock Pclk at the same time as the data is loaded at the timing of the signal Tmod, and the clr signal becomes true (5 V) when the count value becomes "0". Since this signal switches the output of the voltage source by the gate terminal of the switch 108, a voltage is applied to the column wiring corresponding to this time, and pulse width modulation is realized.

【0247】次に、電圧源109は、パルス幅変調を行
う波高値を出力するものである。そして、本実施例4に
おいては、後述する様に制御回路103からの切り換え
信号Tvにより、2種類の電圧値を切り換えて出力する
ことができる。
Next, the voltage source 109 outputs a peak value for performing pulse width modulation. In the fourth embodiment, two types of voltage values can be switched and output according to a switching signal Tv from the control circuit 103 as described later.

【0248】また、初期電流メモリ113は、後述する
ように初期状態の放出電流Ieを記憶するためのもの
で、制御回路103によりm行分の値が読み書きされ
る。
The initial current memory 113 stores the emission current Ie in the initial state as described later, and the control circuit 103 reads and writes values of m rows.

【0249】また、放出電流測定回路114は、制御回
路103から出力される測定タイミングTmesに対応し
て各走査ラインの放出電流を測定し、制御回路103に
デジタル値として、その測定値を送信する。
The emission current measuring circuit 114 measures the emission current of each scanning line in accordance with the measurement timing Tmes output from the control circuit 103, and transmits the measured value as a digital value to the control circuit 103. .

【0250】図25は、放出電流測定回路114の構成
を示す回路図である。
FIG. 25 is a circuit diagram showing a configuration of emission current measuring circuit 114.

【0251】図中、2501は検出抵抗で、高圧電源V
aと高圧端子Hvとの間に配置され、流れる電流に応じて
電位差を発生する。2502はアイソレーションアンプ
で、検出抵抗2501の両端に発生する電圧を適当なゲ
インで増幅し、更に高電圧が直接A/D変換器2503
及び制御回路103に導通しないように絶縁するための
ものである。こうして高圧と絶縁されたアナログ電流値
は、A/D変換器2503に入力されてTmesのタイミ
ングに応じてA/D変換され、そのデジタル値が制御回
路103に出力される。
In the figure, reference numeral 2501 denotes a detection resistor,
It is arranged between a and the high voltage terminal Hv, and generates a potential difference according to the flowing current. Reference numeral 2502 denotes an isolation amplifier which amplifies a voltage generated between both ends of the detection resistor 2501 with an appropriate gain, and further supplies a high voltage directly to the A / D converter 2503.
And to insulate the control circuit 103 from conduction. The analog current value thus insulated from the high voltage is input to the A / D converter 2503, A / D converted according to the timing of Tmes, and the digital value is output to the control circuit 103.

【0252】以上、駆動回路の構成各部の働きについて
説明したが、次に本発明の実施例の実現法について説明
する。
The function of each component of the drive circuit has been described above. Next, a method of realizing the embodiment of the present invention will be described.

【0253】まず、各電子放出素子に印加される電圧パ
ルスの波高値を15Vとして、全素子が順次駆動される
ように、容器外端子Dox1乃至Doxmに接続される電子放
出素子群の各ラインを順次駆動し、その時の放出電流の
最大値を測定した。
First, by setting the peak value of the voltage pulse applied to each electron-emitting device to 15 V, each line of the electron-emitting device group connected to the external terminals Dox1 to Doxm is driven so that all the devices are sequentially driven. They were sequentially driven, and the maximum value of the emission current at that time was measured.

【0254】この測定を実施するには、図23に示した
駆動回路を用いて行うことができる。つまり、電圧源1
09は、通常−7Vを各列配線Doy1〜Doynに出力して
いるが、15V測定時には−8Vに切り換えることによ
り、各素子への印加電圧を通常の14V(駆動電圧V
f)より上昇させることができる。
This measurement can be performed using the driving circuit shown in FIG. That is, the voltage source 1
09 normally outputs -7V to each of the column wirings Doy1 to Doyn, but switches to -8V at the time of 15V measurement, so that the applied voltage to each element is changed to the normal 14V (drive voltage V
f) Can be raised more.

【0255】これを実現するための実際の電圧源109
の構成を図26に示す。
The actual voltage source 109 for realizing this is
26 is shown in FIG.

【0256】2601はバッファアンプで、各列配線に
接続されている。バッファアンプ2601は、入力電圧
と同じ電圧をそのまま出力するものであるが、各素子を
駆動するのに必要な電流を出力でき、逆にスイッチ10
8がグランドに切り換わったときには、加熱しないよう
に電流制限機能を持つものである。これらバッファアン
プは具体的にはオペアンプなどで構成される。これらバ
ッファアンプの入力は各列とも短絡されて電圧スイッチ
2602に接続されている。
A buffer amplifier 2601 is connected to each column wiring. The buffer amplifier 2601 outputs the same voltage as the input voltage as it is. However, the buffer amplifier 2601 can output a current necessary to drive each element.
When 8 is switched to ground, it has a current limiting function so as not to heat. These buffer amplifiers are specifically composed of operational amplifiers and the like. The inputs of these buffer amplifiers are short-circuited to each column and connected to the voltage switch 2602.

【0257】電圧スイッチ2602は、制御回路103
からの信号Tvによって制御される。通常は−7Vの電
源に接続されるが、15V測定時には−8V電源に接続
される。ここで前述のように走査回路電源Vxが7Vに
設定されているため、素子に印加される電圧は15Vに
なる。制御回路103は、この時の走査ライン毎の放出
電流を、前述の放出電流測定回路114を用いて測定
し、初期電流メモリ113に一時的に記憶しておく。
The voltage switch 2602 is connected to the control circuit 103
Is controlled by the signal Tv. Normally, it is connected to a -7V power supply, but is connected to a -8V power supply when measuring 15V. Here, since the scanning circuit power supply Vx is set to 7 V as described above, the voltage applied to the element becomes 15 V. The control circuit 103 measures the emission current for each scan line at this time using the emission current measurement circuit 114 described above, and temporarily stores the emission current in the initial current memory 113.

【0258】続いて、波高値を14Vとして(この時は
電圧源109の出力電圧を−7Vに戻す)、上記同様に
放出電流の最大値を測定し、前述の記憶した15V測定
値と比較したところ、各ラインとも、15Vとしたとき
の約40%であった。そこで波高値が15Vのパルスを
印加する場合には、14Vの場合と比較して、約40%
のパルス幅とすれば、単位時間当たりにアノード電極に
捕獲される電荷がほぼ等しくなることが確認された。
Subsequently, the peak value was set to 14 V (in this case, the output voltage of the voltage source 109 was returned to -7 V), and the maximum value of the emission current was measured in the same manner as described above, and compared with the stored 15 V measurement value. However, each line was about 40% at 15 V. Thus, when a pulse having a peak value of 15 V is applied, the pulse height is about 40% higher than that of a case of 14 V.
It has been confirmed that the charge captured by the anode electrode per unit time becomes approximately equal when the pulse width is set to the above.

【0259】そして、この14Vにおける測定値を本来
の放出電流値として初期電流メモリ113に記憶した
(第1の測定工程)。
The measured value at 14 V was stored in the initial current memory 113 as the original emission current value (first measurement step).

【0260】以上説明したように本実施例4では、実際
の駆動回路をそのまま用いて初期放出電流値を測定した
が、専用の検査装置を設けて測定しその値を駆動回路の
メモリに書き込んでもよい。
As described above, in the fourth embodiment, the initial emission current value was measured using the actual drive circuit as it is. However, the measurement can be performed by providing a dedicated inspection device and writing the value to the memory of the drive circuit. Good.

【0261】続いて、実際の画像表示を行った。Subsequently, an actual image display was performed.

【0262】本実施例4の駆動パルス波形は矩形波を用
い、基本的には駆動電圧Vfの波高値を14Vで一定と
し、パルス幅を変えることで階調表示を行った(パルス
幅変調)。
The drive pulse waveform of the fourth embodiment uses a rectangular wave, and the peak value of the drive voltage Vf is basically fixed at 14 V, and gradation display is performed by changing the pulse width (pulse width modulation). .

【0263】実際の表示駆動時の動作について、図27
に示したフローチャートに基づいて説明する。
FIG. 27 shows the operation at the time of actual display driving.
A description will be given based on the flowchart shown in FIG.

【0264】駆動が開始されると、まず、放出電流の測
定時刻になるまで時間待ちのループに入る(S1)。そ
して、測定時刻になった場合は、各走査ライン毎の放出
電流Ie1〜Iemを測定する(S2:第2の測定工程)。こ
の測定が終わったら、電流比較ループのカウンタkを
“1”にリセットし(S3)、各ラインの放出電流値I
ekを、初期電流メモリ113に記憶された初期放出電流
Iedkと比較する。本実施例4では、測定のばらつき、
過度の高電圧Vfによる駆動を防ぐために、初期放出電
流Iedkの3%増しした値と比較した(S4)。ここで
放出電流Iekが、Iedkの3%増しした値と比較して大
きい場合にはステップS5に進み、kライン目の電圧切
り換えフラグをオンにする。ステップS4で、放出電流
IekがIedkの3%増しした値よりも小さいか、或いは
ステップS5を実行した後はステップS6に進み、カウ
ンタkの値をインクリメントし、ステップS7でその計
数値kが「m」を超えていたら電流比較が終了したと判
断してステップS8に進むが、計数値kが「m」を超え
ていなければステップS7に進んで比較を続ける。
When the driving is started, first, a time waiting loop is started until the emission current measurement time comes (S1). Then, when the measurement time comes, the emission currents Ie1 to Iem for each scanning line are measured (S2: second measurement step). After this measurement is completed, the counter k of the current comparison loop is reset to “1” (S3), and the emission current value I of each line is reset.
ek is compared with the initial emission current Iedk stored in the initial current memory 113. In the fourth embodiment, the dispersion of the measurement,
In order to prevent driving by an excessively high voltage Vf, a comparison was made with a value obtained by increasing the initial emission current Iedk by 3% (S4). If the emission current Iek is larger than the value obtained by increasing Iedk by 3%, the process proceeds to step S5, and the k-th line voltage switching flag is turned on. In step S4, the emission current Iek is smaller than the value obtained by increasing 3% of Iedk, or after executing step S5, the process proceeds to step S6, in which the value of the counter k is incremented. If it exceeds m, it is determined that the current comparison has been completed and the process proceeds to step S8. If the count k does not exceed “m”, the process proceeds to step S7 to continue the comparison.

【0265】比較が終了した場合はステップS8で、次
のフレームの駆動時に電圧切り換えフラグに従って駆動
を行う(特性回復駆動)。より具体的には、制御回路1
03は、駆動走査ライン毎に電圧切り換えフラグをチェ
ックして、フラグがオンの場合は、Tv’信号により乗
算切り換え回路115を切り換えてP/S変換回路11
2からのデータに“0.4”を乗じた値をシフトレジス
タ104に出力する。つまり、乗算切り換え回路115
は通常の駆動時にはP/S変換回路112からのデータ
をそのまま出力しているが、Tv’信号がきたときだけ
“0.4”倍の出力を出すものである。これと共に制御
回路103は、Tv信号により前述の電圧源109の電
圧を「−8V」に切り換える。これらの動作により駆動
電圧を上げて駆動しても、パルス幅を下げることで所望
の階調を乱すことなく特性回復駆動を行うことができ
る。
When the comparison is completed, in step S8, driving is performed according to the voltage switching flag at the time of driving the next frame (characteristic recovery driving). More specifically, the control circuit 1
03, a voltage switching flag is checked for each drive scanning line, and when the flag is on, the multiplication switching circuit 115 is switched by the Tv 'signal to switch the P / S conversion circuit 11;
A value obtained by multiplying the data from 2 by “0.4” is output to the shift register 104. That is, the multiplication switching circuit 115
Outputs the data from the P / S conversion circuit 112 as it is during normal driving, but outputs "0.4" times only when the Tv 'signal comes. At the same time, the control circuit 103 switches the voltage of the voltage source 109 to “−8 V” according to the Tv signal. Even when driving is performed by raising the driving voltage by these operations, the characteristic recovery driving can be performed without disturbing the desired gradation by reducing the pulse width.

【0266】このようにしてステップS9に進み、1フ
レームだけ電圧切り換えフラグに応じた駆動を行った
後、フラグをリセットし、ステップS10で駆動が終了
でなければ通常駆動に戻り、測定待ちループに戻る。
In this way, the process proceeds to step S9, where the driving according to the voltage switching flag is performed only for one frame, the flag is reset, and if the driving is not completed in step S10, the operation returns to the normal driving, and the measurement wait loop is started. Return.

【0267】以上説明した駆動により、長時間の駆動に
おいて輝度の変動や、劣化が非常に少ない高品位の画像
が実現できた。
With the above-described driving, a high-quality image with very little change in luminance and very little deterioration in long-time driving can be realized.

【0268】以上説明したように本実施例によれば、有
機物質の排除が不完全であるなどの理由により、長時間
駆動しているうちに放出電流や素子電流が上昇する素子
特性の変動を効果的に抑制し、長時間に亙り放出電流や
素子電流を安定化させることが可能である。
As described above, according to the present embodiment, fluctuations in device characteristics in which emission current and device current increase during long-time driving due to incomplete removal of organic substances and the like. It is possible to effectively suppress the emission current and stabilize the emission current and the device current for a long time.

【0269】またこれと同時に、必要に応じて駆動電圧
Vfよりも高い電圧V2を印加するので、素子特性の劣化
を極力抑えることも可能である。
At the same time, since a voltage V2 higher than the drive voltage Vf is applied as necessary, deterioration of element characteristics can be suppressed as much as possible.

【0270】[0270]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子放出素子の電子放出特性の劣化を防止できるという効
果がある。
As described above, according to the present invention, there is an effect that deterioration of the electron emission characteristics of the electron-emitting device can be prevented.

【0271】また本発明によれば、電子放出素子への所
定の印加電圧に対する素子電流或は放出電流特性の変動
を抑えて、長期に亙り安定した電子放出特性を維持でき
るという効果がある。
Further, according to the present invention, there is an effect that fluctuations in device current or emission current characteristics with respect to a predetermined applied voltage to the electron emission device are suppressed, and stable electron emission characteristics can be maintained for a long period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る電子放出素子の構成
の一例を示す模式図で、(a)は上面図、(b)は断面
図である。
FIGS. 1A and 1B are schematic diagrams illustrating an example of a configuration of an electron-emitting device according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a top view and FIG.

【図2】本実施の形態に係る電子放出素子の構成の別の
一例を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing another example of the configuration of the electron-emitting device according to the present embodiment.

【図3】本実施の形態の電子放出素子の製造方法の一例
を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing the electron-emitting device according to the embodiment.

【図4】本実施の形態の電子放出素子の製造に際して採
用できる通電フォーミング処理における電圧波形の一例
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a voltage waveform in an energization forming process that can be employed in manufacturing the electron-emitting device of the present embodiment.

【図5】本実施の形態に係る測定評価機能を備えた真空
処理装置の一例を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of a vacuum processing apparatus having a measurement evaluation function according to the present embodiment.

【図6】本実施の形態の電子放出素子における、放出電
流Ie、素子電流Ifと素子電圧Vfの関係の一例を示す
グラフ図である。
FIG. 6 is a graph showing an example of the relationship between the emission current Ie, the device current If, and the device voltage Vf in the electron-emitting device of the present embodiment.

【図7】本実施の形態に係る素子電流コントローラにお
ける処理を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a process in an element current controller according to the present embodiment.

【図8】電子放出素子をマトリクス配置した電子源の一
例を示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing an example of an electron source in which electron-emitting devices are arranged in a matrix.

【図9】本実施の形態に係る表示パネルを一部破断して
示す外観斜視図である。
FIG. 9 is an external perspective view showing the display panel according to the present embodiment in a partially broken manner.

【図10】本実施の形態に係る蛍光膜の蛍光体の配置例
を示す模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of the arrangement of phosphors of a phosphor film according to the present embodiment.

【図11】本実施の形態に係る表示パネルのフォーミン
グ及び活性化工程を行うための真空排気装置の構成を示
す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a vacuum evacuation apparatus for performing a forming and activating step of the display panel according to the present embodiment.

【図12】本実施の形態の表示パネルのフォーミング、
活性化工程のための結線方法を示す図である。
FIG. 12 shows forming of a display panel of this embodiment mode;
It is a figure showing the connection method for an activation process.

【図13】本実施の画像表示装置における表示パネルの
駆動回路の一例を示すブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram illustrating an example of a drive circuit of a display panel in the image display device of the present embodiment.

【図14】本実施の形態の梯子配置の電子源の一例を示
す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of an electron source having a ladder arrangement according to the present embodiment.

【図15】図14の電子源を用いた表示パネルの一例
を、一部破断して示す外観斜視図である。
15 is an external perspective view showing an example of a display panel using the electron source shown in FIG. 14 with a part thereof cut away.

【図16】本実施の形態に係る単純マトリクス配置の電
子源の部分平面図である。
FIG. 16 is a partial plan view of an electron source having a simple matrix arrangement according to the present embodiment.

【図17】図16のA−A’の断面図である。FIG. 17 is a sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 16;

【図18】図16に示す電子源の製造工程を説明するた
めの断面図である。
18 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the electron source shown in FIG.

【図19】図16に示す電子源の製造工程を説明するた
めの断面図である。
19 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the electron source shown in FIG.

【図20】カーボン膜を形成した電子放出素子の一例を
示す摸式図である。
FIG. 20 is a schematic view showing an example of an electron-emitting device having a carbon film formed thereon.

【図21】カーボン膜を形成した電子放出素子の製造工
程を示す模式図である。
FIG. 21 is a schematic view illustrating a manufacturing process of an electron-emitting device having a carbon film formed thereon.

【図22】活性化工程で素子に好ましく印加されるパル
ス状電圧波形の一例を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing an example of a pulse-like voltage waveform preferably applied to an element in an activation step.

【図23】本実施の形態に係る画像形成装置の駆動回路
の一例を示すブロック図である。
FIG. 23 is a block diagram illustrating an example of a drive circuit of the image forming apparatus according to the present embodiment.

【図24】本実施の形態に係るパルス幅変調回路の一例
を示すブロック図である。
FIG. 24 is a block diagram illustrating an example of a pulse width modulation circuit according to the present embodiment.

【図25】本実施の形態に係る放出電流を測定する回路
の一例を示すブロック図である。
FIG. 25 is a block diagram showing an example of a circuit for measuring an emission current according to the present embodiment.

【図26】電圧源の構成の一例を示すブロック図であ
る。
FIG. 26 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a voltage source.

【図27】本実施の形態に係る表示駆動方法の一例を示
すフローチャートである。
FIG. 27 is a flowchart illustrating an example of a display driving method according to the present embodiment.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子放出素子に電圧V1を印加した際
に、該電子放出素子から放出される放出電流Ie1、及び
又は該電子放出素子を流れる素子電流If1を測定する第
一の測定ステップと、 前記第一の測定ステップ以降に、前記電子放出素子に電
圧V1を印加した際に該電子放出素子から放出される放
出電流Ie2、及び又は該電子放出素子を流れる素子電流
If2を測定する第二の測定ステップと、 前記放出電流Ie2がIe1よりも大きい場合、及び又は前
記素子電流If2がIf1よりも大きい場合に、前記電子放
出素子に対し前記電圧V1よりも大きい電圧V2を印加す
る電圧印加ステップと、を有することを特徴とする電子
放出素子の駆動方法。
A first measuring step of measuring an emission current Ie1 emitted from the electron-emitting device and / or a device current If1 flowing through the electron-emitting device when a voltage V1 is applied to the electron-emitting device; After the first measurement step, a second measurement of the emission current Ie2 emitted from the electron-emitting device when the voltage V1 is applied to the electron-emitting device and / or the device current If2 flowing through the electron-emitting device is performed. A measuring step, and a voltage applying step of applying a voltage V2 larger than the voltage V1 to the electron-emitting device when the emission current Ie2 is larger than Ie1 and / or when the device current If2 is larger than If1. And a method for driving an electron-emitting device.
【請求項2】 前記電圧印加ステップを実行した後、更
に前記第一の測定ステップ、前記第二の測定ステップお
よび前記電圧印加ステップを繰り返すことを特徴とする
請求項1に記載の電子放出素子の駆動方法。
2. The electron emission device according to claim 1, wherein after the voltage application step is performed, the first measurement step, the second measurement step, and the voltage application step are further repeated. Drive method.
【請求項3】 前記電圧V2は、前記第一の測定ステッ
プより前に前記電子放出素子に印加された最大電圧値V
max以下であることを特徴とする請求項1に記載の電子
放出素子の駆動方法。
3. The voltage V2 is a maximum voltage value V applied to the electron-emitting device before the first measuring step.
2. The method of driving an electron-emitting device according to claim 1, wherein the value is not more than max.
【請求項4】 前記電子放出素子に印加する電圧は、パ
ルス状の電圧であることを特徴とする請求項1乃至3の
いずれか1項に記載の電子放出素子の駆動方法。
4. The method according to claim 1, wherein a voltage applied to the electron-emitting device is a pulsed voltage.
【請求項5】 電子放出素子にパルス状電圧を印加した
際に、該電子放出素子から放出される放出電流Ie1、及
び又は該電子放出素子を流れる素子電流If1を測定する
第一の測定ステップと、 前記第一の測定ステップ以降に、前記パルス状電圧の波
形と同一の波形を前記電子放出素子に印加した際に、該
電子放出素子から放出される放出電流Ie2、及び又は該
電子放出素子を流れる素子電流If2を測定する第二の測
定ステップと、 前記放出電流Ie2がIe1よりも大きい場合、及び又は前
記素子電流If2がIf1よりも大きい場合に、前記電子放
出素子に対し前記第一の測定ステップで印加したパルス
のパワーよりも大きいパワーを有するパルス状電圧を印
加する電圧印加ステップと、を有することを特徴とする
電子放出素子の駆動方法。
5. A first measuring step of measuring an emission current Ie1 emitted from the electron-emitting device and / or a device current If1 flowing through the electron-emitting device when a pulsed voltage is applied to the electron-emitting device. After the first measurement step, when the same waveform as the pulsed voltage waveform is applied to the electron-emitting device, the emission current Ie2 emitted from the electron-emitting device, and / or the electron-emitting device A second measuring step of measuring a flowing device current If2, and the first measurement for the electron-emitting device when the emission current Ie2 is larger than Ie1 and / or when the device current If2 is larger than If1. A voltage application step of applying a pulsed voltage having a power greater than the power of the pulse applied in the step.
【請求項6】 前記電圧印加ステップで印加するパルス
中の最大電圧値は、前記第一の測定ステップで印加され
たパルス中の最大電圧値よりも大きいことを特徴とする
請求項5に記載の電子放出素子の駆動方法。
6. The method according to claim 5, wherein the maximum voltage value in the pulse applied in the voltage applying step is larger than the maximum voltage value in the pulse applied in the first measuring step. A method for driving the electron-emitting device.
【請求項7】 前記電圧印加ステップを行った後に、さ
らに前記第一の測定ステップ、前記第二の測定ステップ
および前記電圧印加ステップを繰り返すことを特徴とす
る請求項5に記載の電子放出素子の駆動方法。
7. The electron emission device according to claim 5, wherein, after performing the voltage applying step, the first measuring step, the second measuring step, and the voltage applying step are further repeated. Drive method.
【請求項8】 前記電圧印加ステップにおいて印加され
るパルスのパワーは、前記第一の測定ステップより前
に、前記電子放出素子に印加された最大のパワー以下で
あることを特徴とする請求項5に記載の電子放出素子の
駆動方法。
8. The method according to claim 5, wherein a power of a pulse applied in the voltage applying step is equal to or less than a maximum power applied to the electron-emitting device before the first measuring step. 3. The method for driving an electron-emitting device according to claim 1.
【請求項9】 電子放出素子を複数配列形成した電子源
の駆動方法であって、 該電子放出素子が請求項5乃至8のいずれか1項に記載
の方法によって駆動されることを特徴とする電子源の駆
動方法。
9. A method for driving an electron source in which a plurality of electron-emitting devices are arranged, wherein the electron-emitting devices are driven by the method according to claim 5. Description: How to drive the electron source.
【請求項10】 電子源と、画像形成部材とを有する画
像形成装置の駆動方法であって、 前記電子源が請求項9に記載の方法によって駆動される
ことを特徴とする画像形成装置の駆動方法。
10. A method for driving an image forming apparatus having an electron source and an image forming member, wherein the electron source is driven by the method according to claim 9. Method.
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